Материал: Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1

мальную для данных условий конструкцию, обычно разрабатыва­ ют несколько вариантов дорожной одежды, из которых на основе технико-экономического анализа выбирают наилучший.

Конструирование дорожной одежды — наиболее творческая часть проектирования. Оно должно основываться на четких пред­ ставлениях о напряженном состоянии и механизме деформации кон­ структивных слоев и дорожных одежд в целом, на учете работы раз­ личных типов одежды в разных климатических условиях и особенно­ стей воздействия на них движения по дороге и природных факторов.

Наметив конструкцию одежды исходя из наличия материалов и учитывая возможности строящих организаций, вначале назнача­ ют толщину тех ее слоев, размеры которых определяются не столь­ ко прочностью одежды, сколько другими факторами (обеспечение отвода воды, предотвращение пучинообразования, сопротивление износу и т. д.), или же принимаются в связи с их высокой стои­ мостью минимально необходимой толщины с тем, чтобы общая прочность одежды обеспечивалась за счет слоев из более дешевых местных материалов.

В конструкции одежды на дорогах низших категорий необхо­ димо предусматривать возможность постепенного (стадийного) ее усиления укладкой сверху слоев более прочных материалов по ме­ ре возрастания интенсивности или изменения состава движения.

Верхние слои земляного полотна рассматривают как составной конструктивный элемент одежды, к прочности и однородности со­ противления нагрузкам которого предъявляются достаточно высо­ кие требования. При этом должны предусматриваться мероприя­ тия по обеспечению стабильности водного режима этих слоев и пре­ дохранения их от переувлажнения.

Расчет дорожной одежды заключается в обосновании необходи­ мой толщины и устойчивости как всей дорожной одежды в целом, так и отдельных ее слоев. Он сводится к обеспечению равнопрочности всех сравниваемых вариантов одежды и соответствия их за­ данным условиям движения.

Одним из основных требований при назначении вариантов до­ рожных одежд является учет в каждом конкретном случае интен­ сивности движения и местных грунтовых, гидрологических и кли­ матических условий, влияющих на службу дорожных одежд. Так, например, щебеночные и гравийные покрытия, не обработанные ор­ ганическими вяжущими материалами, лучше работают во влаж­ ном, умеренном климате и относительно быстро разрушаются в ус­ ловиях сухого климата на юге. Во влажном климате севера, где широко распространены процессы пучинообразования, необходимо вводить в конструкцию дорожной одежды специальные противопучинные (морозозащитные) слои, которые совершенно излишни

вюжных районах страны. Определение толщины противопучинного слоя является обязательным элементом расчета дорожных одежд

врайонах страны с большими глубинами промерзания. Климати­

ческие условия влияют на выбор типов дорожной одежды также

в связи с ограничением продолжительности строительного сезона для производства работ с использованием органических вяжущих материалов. В засушливых районах применение цементобетонных покрытий осложняется трудностями снабжения строительства во­ дой и организации ухода за бетоном.

Одно из основных требований при выборе конструкции дорож­ ной одежды — максимальное использование местных материалов.

Эта задача имеет большое значение, так как многие обширные рай­ оны СССР (Нечерноземье, Левобережье Украины, Поволжье, За­ падная Сибирь, Северный Казахстан) бедны прочными каменными материалами. Дорожное строительство в этих районах связано с использованием привозного камня, доставляемого за сотни кило­ метров по железным дорогам. Уменьшение дальности возки мате­ риалов путем рационального использования местных ресурсов — отсортированных каменных материалов из притрассовых карьеров и побочных продуктов промышленности (шлаков, пустых пород шахт и др .)— дает возможность снизить стоимость строительства дорог.

При отсутствии местных каменных материалов следует устраи­ вать основание из грунтов, укрепленных вяжущими. В последние годы в строительстве находят широкое применение золы уноса ТЭЦ, металлургические шлаки, обладающие цементирующими свой­ ствами, каменные породы из отвалов рудников и каменноугольных шахт и многие другие побочные продукты промышленности. В свя­ зи со значительной неоднородностью этих материалов в отвалах не­ обходима тщательная их сортировка перед укладкой в дорожную одежду. Многие местные слабые каменные материалы требуют предварительной обработки малыми дозами цемента или органи­ ческих вяжущих для повышения морозоустойчивости. Вообще чем слабее и неоднороднее местные материалы, тем большего внимания требуют конструирование л .постройка дорожных одежд.

При конструировании дорожных одежд необходимо учитывать

технологические особенности их строительства, отдавая предпочте­ ние вариантам конструкций, осуществление которых требует наи­ меньших материальных ресурсов и затрат энергии и не связано с необходимостью применения ручного труда. Преимуществом об­ ладают конструкции, наиболее простые при постройке, допускаю­ щие индустриализацию заготовительных работ на базах и полную механизацию строительных работ.

Большое значение имеет возможность пропуска автомобилей в процессе строительства по уплотненным слоям дорожной одежды. Количество конструктивных слоев дорожной одежды не следует увеличивать без явной необходимости, так как это, как правило, бывает связано с осложнением технологического процесса, приво­ дящим к возрастанию стоимости строительства.

При конструировании дорожных одежд, которые предполага­ ется впоследствии по мере возрастания интенсивности движения

308

подвергать усилению, необходимую прочность обеспечивают за счет слоев, которые в дальнейшем будут играть роль основания покры­ тия. Вначале на этих слоях устраивают тонкослойные покрытия или просто слои износа, возобновляемые по мере надобности.

Дорожная одежда должна быть предохранена от поступления и накопления в ней влаги. Водопроницаемость отдельных конструк­ тивных слоёв должна возрастать книзу, а из нижнего пористого слоя, если земляное полотно отсыпано из водонепроницаемых грун­ тов, необходимо обеспечить отвод воды. Поступление влаги из зем­ ляного полотна должно быть предотвращено возвышением низа дорожной одежды над возможными источниками увлажнения или укладкой прослоек из водонепроницаемого синтетического матери­ ала— геотекстиля. Для уменьшения притока поверхностных вод в основание дорожной одежды предусматривают устройство крае­ вых полос, прикромочных дрен и укрепление обочин.

Материалы в конструкции дорожной одежды располагают по убывающей прочности в соответствии с затуханием по глубине на­ пряжений от временной нагрузки. Следует учитывать жесткость и коэффициент температурного расширения смежных слоев одежды, так как при большом их различии в одежде возникают трещины.

Наиболее целесообразно, чтобы отношение модулей упругости смежных слоев из слабосвязных материалов не превышало 5ч-6. Ни в одном из слоев не должно возникать пластических смещений, при действии расчетных нагрузок. Поскольку сдвигающие напря­ жения в одежде убывают с глубиной (см. рис. 15.1), по мере уда­ ления от поверхности можно укладывать материалы, обладающие все меньшей прочностью и связностью.

Верхние слои, основания, в которых возникают значительные напряжения сжатия и сдвига от тяжелых автомобилей, устраивают из материалов, обладающих достаточной прочностью при всех ко­ лебаниях температуры и влажности (подобранные по крупности щебеночные или щебеночно-гравийные смеси, обработанные вяз­ ким битумом или дегтем; щебень или гравий, укрепленный це­ ментом). В нижних слоях оснований следует в максимальной сте­ пени использовать местные каменные материалы, которые в случа­ ях необходимости сортируют, дробят и укрепляют малыми дозами вяжущих, а также укрепленные грунты.

Привозимые издалека каменные материалы укладывают слоя­ ми минимальной толщины, обеспечивающей возможность форми­ рования из них монолитного конструктивного слоя, надежного в ус­ ловиях эксплуатации. Отдельные слои дорожной одежды не должны быть тоньше минимальных значений, при которых еще обес­ печивается их конструктивная прочность и однородность. Так, например, для асфальтобетона минимальная толщина покрытия составляет от 3 см для песчаных и холодных смесей до 6—7 см для крупнозернистых. Для щебеночных и гравийных материалов, об­ работанных вяжущими, она равна 8 см, для тех же материалов,

309

ностях движения могут быть применены разные типы дорожных одежд. Из нескольких возможных вариантов дорожных одежд при разработке проекта выбирают наиболее целесообразный. При этом учитывают требования автомобильного движения, природные усло­ вия, наличие местных строительных материалов, удобство органи­ зации строительных работ, последующие эксплуатационные затра­ ты и др. Варианты сравнивают для равнопрочных конструкций, раз­ меры которых предварительно должны быть обоснованы расчетом.

В соответствии с принятой в настоящее время методикой срав­ нения вариантов (см. ч. 2, гл. 24) наиболее выгодным типом дорож­ ной одежды является тот, который обеспечивает в течение задан­ ного срока окупаемости строительных затрат наименьшую, отне­ сенную к 1 т.-км перевозок, сумму транспортных расходов и расхо­ дов на строительство и эксплуатацию дороги — автомобильную и дорожную составляющие себестоимости перевозок.

Автомобильная составляющая себестоимости перевозок склады­ вается из расходов на топливо, смазочные материалы и шины, из заработной платы водителей, из расходов на ремонт и обслужи­ вание автомобилей, а также из стоимости амортизации автомоби­ ля. Значительная часть этих расходов зависит от типа и состояния покрытия (см. табл. 15.2).

Дорожная составляющая себестоимости транспортных расходов

310