Файл: Анализ применения различных конструкций дорожных одежд при капитальном ремонте автомобильной дороги. Магистерская диссертация.docx

Для устройства слоев дорожных одежд, которые должны обладать улучшенными прочностными и деформационными качествами, следует применять шлаковый щебень, обработанный органическими и минеральными вяжущими.

Мероприятия по повышению прочности и стабильности рабочего слоя земляного полотна.

Для повышения прочности и стабильности рабочего слоя земляного полотна необходимо предусматривать различные мероприятия:

1) устройство его из непучинистых, малопучинистых и слабонабухающих грунтов;

2) защиту грунта от увлажнения поверхностными и подземными водами и т. п.

В III-V дорожно-климатических зонах на участках с 1-ой схемой увлажнения допускается предусматривать уплотнение верхней части рабочего слоя (толщиной 30-50 см) до коэффициента уплотнения 1,0-1,05. Слой грунта повышенной плотности следует рассматривать как самостоятельный конструктивный слой.

При устройстве слоя повышенной плотности из связного (набухающего) грунта, предусматривают меры по защите его от увлажнения.

При расчетной относительной влажности грунта более 0,7 в числе возможных мероприятий по повышению стабильности рабочего слоя следует рассматривать укрепление его верхней части небольшим количеством вяжущих (например, 3-4 % цемента, 10-15 % зол уноса или гранулированными шлаками, известью и т. п.).

Проектирование устройств по осушению дорожных одежд и земляного полотна.

Дренажная конструкция (дренирующий слой и водоотводящие устройства) необходима при традиционных конструкциях дорожных одежд со слоями из зернистых материалов на участках с земляным полотном из слабофильтрующих грунтов (пылеватых песков, непылеватых песков с коэффициентом фильтрации менее 0,5 м/сут, глинистых грунтов) во II дорожно-климатической зоне при всех схемах увлажнения рабочего слоя земляного полотна, в III зоне - при 2-й и 3-й схемах, в IV и V зонах - только при 3-й схеме.

Схему увлажнения на участках дороги, где в придорожной полосе застаивается вода, определяют с учетом расстояния 1у от бровки земляного полотна до уреза воды, застаивающейся осенью в придорожной полосе. Величину безопасного расстояния 1у можно определить по специальной методике. При отсутствии фактических данных, необходимых для расчета, следует принимать 1у для супесей равной 10 м, для суглинков легких и пылеватых - 3 м, для суглинков тяжелых и глин -2 м.

Дренажная система дорожной одежды включает: плоскостной горизонтальный дренаж, 1 дополняемый, если требуется, прикромочным дренажом, а также поперечным дренажом мелкого заложения.

---

При устройстве всех слоев дорожной одежды из монолитных материалов в качестве плоскостного горизонтального дренажа при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается применять вместо дренирующего слоя прослойку из геотекстиля толщиной не менее 4 мм с коэффициентом фильтрации не менее 50 м/сут с выпуском полотнищ на откосы насыпи на высоту не менее 0,5 м. Выбор геотекстиля в этом случае производится по специальным указаниям.

Проектирование мероприятий по дренированию дорожной одежды осуществляют в такой последовательности:

1) дорогу разделяют на типичные участки по виду продольного профиля и природным условиям (характер рельефа местности, наличие водотоков, пересекающих дорогу, и др.) с учетом особенностей конструкции земляного полотна (насыпь высотой, отвечающей СНиП, выемка, насыпь ниже требуемой по СНиП, переходный участок от насыпи к выемке) и дорожной одежды (наличие монолитных слоев основания, а также морозозащитных или теплоизоляционных слоев из укрепленных материалов), обеспеченности материалами для дренирующего слоя, дренажных труб и геотекстиля; осуществления мер по ограничению притока воды в дорожную конструкцию;

2) для типичных участков определяют количество воды, поступающей в основание за сутки и за расчетный период с учетом предусмотренных мер по ограничению притока воды в дорожную конструкцию;

3) намечают варианты дренажных конструкций;

4) обосновывают расчетом толщину дренирующего слоя, необходимую в данных условиях, или определяют, каким значением коэффициента фильтрации должен обладать дренирующий материал в заданной дренажной конструкции.

Комбинированный плоскостной горизонтальный дренаж является универсальным мероприятием для большинства участков дорог.

Поперечный дренаж мелкого заложения устраивают для поперечного перехвата воды, движущейся в дренирующем слое вдоль дороги, на участках с продольным уклоном свыше 20 %о, также с затяжными продольными уклонами, превышающими поперечные, в местах вогнутых вертикальных кривых и в местах уменьшения продольных уклонов.

Дренирующий слой, работающий по принципу осушения, необходимо устраивать из песчаных грунтов или высокопроницаемой скелетной смеси (щебня или гравия) открытого типа (с незаполненными пустотами), отвечающих определенным требованиям по водопроницаемости, и укладывать этот слой под дорожной одеждой на всю ее ширину. При этом необходимо обеспечить выходы дренирующего слоя на откос. Дренирующий слой устраивают также с дренажными трубами для сбора и быстрого отвода воды за пределы земляного полотна. Следует предусматривать противозаиливающую защиту дрен и дренирующих слоев, а также недопущение замерзания воды в выпусках труб.

---

При устройстве дренирующих слоев, работающих по принципу поглощения, требуется устраивать более мощные слои из песчаного грунта и принимать в расчет на прочность дорожной одежды значения прочностных характеристик песчаного грунта с учетом более продолжительного периода его нахождения в неблагоприятном расчетном состоянии.

Для устройства дренирующего слоя, работающего по принципу осушения, следует применять I материалы с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут. Материал с коэффициентом фильтрации 1 - 2 м/сут целесообразно применять на участках, где он одновременно выполняет дренирующие и морозозащитные функции.

Учет региональных особенностей при проектировании автомобильных дорог:

При проектировании дорожных одежд в различных конкретных регионах наряду с учетом общих нормативных положений и настоящих норм следует руководствоваться указаниями специальных региональных нормативно-технических документов, утвержденных в установленном порядке. При отсутствии таких документов следует руководствоваться настоящими нормами.

Расчетные температуры, деформационные и прочностные характеристики грунтов и дорожно-строительных материалов при отсутствии региональных норм, следует назначать в соответствии с рекомендациями справочных Приложений 2 и 3 ОДН 218.046.2001.

В районах распространения вечномерзлых грунтов дорожную одежду конструируют с учетом принципов регулирования мерзлотного состояния на основе теплотехнических расчетов, выполняемых по специальным нормативно-техническим документам.

При проектировании дорог в районах орошаемых земель необходимо учитывать неблагоприятное влияние на работу дорожной конструкции повышенного уровня подземных вод во время поливов сельскохозяйственных угодий, местного повышения подземных вод вблизи сооружений оросительной сети, затопления резервов и водоотводных кюветов в результате полива земель.

При конструировании дорожных одежд на дорогах в песчаных пустынях следует предусматривать укрепление поверхности песка под дорожной одеждой. Оно может быть в виде слоя из связного грунта толщиной 15 см или из оптимальной смеси песка и суглинка, или же из песка, обработанного битумной эмульсией, с использованием геотекстиля и т.п.

Защитные слои из укрепленных или неукрепленных материалов на земляном полотне из барханных песков следует рассматривать как конструктивные элементы дорожной одежды.

---

К жестким дорожным одеждам относят цементобетонные и железобетонные покрытия и основания, которые хорошо сопротивляются растягивающим напряжениям, возникающим при их прогибах под нагрузкой от автомобилей. Распределяя давление: колес автомобиля на большую площадь, бетонные покрытия передают сравнительно малое давление на подстилающий грунт. Несмотря на это сопротивление грунта внешним нагрузкам оказывает не меньшее влияние на работу бетонных покрытий, чем прочность самой бетонной конструкции.

Прочность бетонных покрытий во многом зависит от однородности сопротивления грунта по всей площади основания плиты. Неравномерное уплотнение песчаного слоя или грунта земляного полотна приводит к тому, что из-за неравномерных просадок грунта часть плиты начинает работать без поддержки грунтового основания, в результате чего напряжения резко возрастают по сравнению с расчетными.

Для расчета жестких дорожных покрытий и оснований под действием внешних нагрузок используют теорию балок и плит на упругом основании

Толщину бетонных плит назначают из условия пропуска тяжелых нагрузок с проверкой на температурные напряжения. Расчетные нагрузки принимают такие же, как и при расчете нежестких дорожных одежд.

Бетонные покрытия могут быть одно- и двухслойными. Двухслойные покрытия применяют с целью использования в нижнем слое менее прочных и морозостойких каменных материалов. Толщина верхнего слоя покрытия при- нимается не менее 6 см. Толщину бетонного покрытия назначают с учетом интенсивности движения и материала основания.

Цель конструирования дорожной одежды — выбрать материалы, определить количество слоев и их размещение по глубине. При этом необходимо:

- предусматривать максимальное использование местных строительных материалов;

- стремиться к уменьшению количества слоев;

- предусматривать проезд построечного транспорта по основанию;

- обеспечивать соответствие конструкции дорожной одежды технологии ее строительства и наибольшую механизацию работ;

- учитывать категорию дороги, состав транспортного потока, интенсивность движения, напряженное состояние и механизм деформирования отдельных слоев и конструктивных элементов;

- устанавливать срок службы покрытия и всей дорожной одежды до капитального ремонта;

- учитывать природно-климатические и гидрологические условия местности (включая возведение высоких насыпей).

---

Толщина бетонных покрытий должна быть, как правило, одинаковой по всей ширине проезжей части. На шестиполосных покрытиях толщину крайних внешних полос допускается увеличивать на 2 см для обеспечения проезда тяжелых автомобилей. Бетонные покрытия могут быть однослойными или при наличии соответствующего технологического оборудования — двухслойными с толщиной верхнего слоя не менее 6 см. В нижнем слое двухслойного бетонного покрытия могут быть применены менее прочные и менее морозостойкие местные каменные материалы.

Толщину бетонных покрытий h определяют расчетом.

Дополнительный слой основания, при устройстве цементобетонных покрытий, устраивают из дренирующих, не подверженных пучению материалов (песок, шлак, высевки, ракушечник и пр.).

Дополнительный слой основания должен иметь водослив — сплошные или прерывистые выходы дренирующего материала на откосы земляного полотна и нижнюю плоскость (поверхность земляного полотна) с поперечным уклоном.

Для улучшения водоотвода можно применять геотекстиль в виде сплошного или прерывистого слоя. Для уменьшения подтока влаги снизу можно предусматривать прерывающие прослойки из синтетических пленок.

При небольшой интенсивности движения дополнительный слой основания может одновременно выполнять роль основания и выравнивающего слоя.

Толщина дополнительного слоя основания определяется расчетом. Дополнительный слой, выполняющий морозозащитную функцию, может быть заменен грунтом, обработанным (в смесителе) гидрофобизирующими материалами. При небольшой интенсивности движения он может работать и в качестве основания.

Краевые укрепленные полосы устраивают из цементо- или асфальтобетона на бетонном основании. Для дорог низких категорий (V — III — с) краевые полосы устраивают из щебня.

Ширина краевых полос на дорогах I — III категорий 75 см, более низких категорий — 50 см. Толщина краевых полос должна быть равна толщине покрытия.

Толщину и вид основания определяют расчетом.

При низкой интенсивности автомобильного движения и при строительстве покрытий легкими бетоноукладочными машинами с боковой или центральной загрузкой основание может быть песчаным, выполняющим одновременно роль дренажного и морозозащитного слоя.

Для исключения образования в слое песчаного основания колей от автомобилей-самосвалов основание должно быть укреплено путем устройства слоя из щебня, шлака или гравия толщиной 10 — 12 см, причем только в местах пропуска автомобилей-самосвалов, подвозящих цементобетонную смесь.

---