Содержание материала

Дорожные одежды

Дорожная одежда является самой дорогостоящей частью любой дороги.
Затраты на её устройство иногда достигают 60% общей стоимости строительства.
Подвергаясь непосредственному воздействию транспортных нагрузок и природных факторов, дорожные одежды работают в более тяжелых условиях, чем другие элементы дороги. Дорожная одежда должна быть предохранена от поступления и накопления в ней влаги. Водопроницаемость отдельных конструктивных слоев должна возрастать книзу, а из нижнего пористого слоя, если земляное полотно отсыпано из водонепроницаемых грунтов, обеспечен вывод воды. Поступление влаги из земляного полотна должно быть предотвращено возвышением низа дорожной одежды над возможными источниками увлажнения, устройством водонепроницаемых слоев и т. д.
Проектирование конструкций дорожных одежд состоит из двух последовательно выполняемых этапов – конструирования и расчета, которые взаимосвязаны и не должны противопоставляться друг другу.

В зависимости от реакции при воздействии на них нагрузок, все дорожные одежды условно делят на две группы – нежесткие и жесткие.

Нежесткими называют одежды, обладающие малым сопротивлением к изгибу. К ним относятся практически все типы одежд, кроме цементобетонных, а также асфальтобетонных покрытий и мостовых на цементобетонных основаниях. Большинство конструктивных слоев нежестких одежд не может воспринимать растягивающих напряжений, а сопротивление изгибу и модули упругости слоев зависят от температуры и влажности. Роль этих слоев сводится к распределению давления колес на большую площадь подстилающего грунта и к снижению передающихся на подстилающие грунты удельных нагрузок. Кроме того слои дорожной одежды предотвращают проникание в подстилающий грунт поверхностной воды, которая снижает его сопротивление нагрузкам.

Жесткие одежды имеют один или несколько слоев, обладающих сравнительно большим сопротивлением изгибу и модулями упругости, практически не зависящими от колебаний температуры и влажности. Жесткие одежды работают по принципу плит на упругом основании, распределяя давление от внешней нагрузок на площадь грунта, значительно большую, чем нежесткие.

Проектирование дорожной одежды заключается в выборе для нее наиболее подходящих материалов, исходя из местных ресурсов и логистики работ, в целесообразном назначении размеров отдельных слоев и размещении их по глубине.
Выбрав конструкцию одежды, вначале назначают толщину тех её слоев, размеры которых определяются не столько прочностью одежды, сколько другими базовыми факторами (обеспечение отвода воды, предотвращение пучинообразования, морозоустойчивость, сопротивление износу и т. д.). Затем оптимизируют фактор минимально необходимой толщины, с тем, чтобы общая прочность одежды обеспечивалась за счет слоев из более дешевых материалов. В конструкции дорожной одежды необходимо предусматривать возможность постепенного (стадийного) её усиления укладкой сверху слоев более прочных материалов по мере возрастания интенсивности или изменения состава движения. Верхние слои земляного полотна рассматривают как составной конструктивный элемент одежды, к прочности и однородности которого предъявляются высокие требования.

Опыт показывает, что недостаточная прочность земляного полотна не может быть компенсирована утолщением других слоев дорожной одежды.

Расчет дорожной одежды заключается в обосновании необходимой толщины и устойчивости как всей дорожной одежды в целом, так и отдельных её слоев. Он сводится к обеспечению равнопрочности всех сравниваемых вариантов одежды и соответствия их заданным условиям движения.
Одним из основных требований при назначении вариантов дорожных одежд является учет в каждом конкретном случае местных грунтовых, гидрологических и климатических условий, влияющих на службу дорожных одежд. Климатические условия влияют на выбор типов дорожной одежды еще в связи с ограничением продолжительности строительного сезона при производстве работ с использованием органических вяжущих материалов.
Так, например, щебеночные и гравийные покрытия, не обработанные органическими вяжущими материалами, лучше работают во влажном, умеренном климате и относительно быстро разрушаются в условиях сухого климата. Московская область относится к влажной климатической зоне России, где широко распространены процессы пучинообразования, поэтому необходимо вводить в конструкцию дорожной одежды специальные противопучинные слои. Определение толщины противопучинного слоя является обязательным элементом расчета дорожных одежд в регионах России с большими глубинами промерзания.

Реальная глубина промерзания в конкретном месте Московской области и глубины промерзания, указанные в нормативных документах (СНиП) могут различаться. И в этом нет ничего необычного. Эта величина зависит от типа грунта, климатических условий, уровня грунтовых вод, влажности грунта, уровня снежного покрова и многих других факторов. Неизменными по времени остаются только тип грунта, да и рельеф местности. Кроме этого, глубина промерзания – статистическая величина.

«Нормативная глубина сезонного промерзания — это средняя из ежегодных наибольших глубин сезонного промерзания за срок не менее 10 лет на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне грунтовых вод ниже глубины сезонного промерзания грунтов».

Если недостаточно данных по глубине промерзания конкретного места, то при строительстве дорог учитывают коэффициент 1.3. Другими словами, глубину промерзания для ответственных сооружений в Московской области принимают равной 1,4*1,3=1,82 м.

Одно из основных требований при выборе конструкции дорожной одежды – максимальное использование местных материалов.
Эта задача имеет большое значение, так как Московская область бедна местными прочными каменными материалами. Дорожное строительство у нас связано с использованием привозного камня, иногда доставляемого за сотни километров по железной дороге. Уменьшение дальности перевозки дорожно-строительных материалов дает возможность существенно снизить стоимость всего строительства.

При отсутствии местных каменных материалов следует устраивать основание из грунтов, укрепленных вяжущими. В последние годы в строительстве находят широкое применение золы уноса ТЭЦ, металлургические шлаки, обладающие цементирующими свойствами, каменные породы из отвалов и многие другие побочные продукты промышленности. Однако следует иметь в виду значительную неоднородность этих материалов и необходимость тщательной их сортировки перед укладкой в дорожную одежду. Многие местные слабые каменные материалы требуют предварительной обработки малыми дозами цемента или органических вяжущих для повышения морозоустойчивости. Вообще, чем слабее и неоднороднее местные материалы, тем большего внимания требуют проектирование и постройка дорожных одежд.

При конструировании дорожных одежд необходимо учитывать технологические особенности их строительства, отдавая предпочтение вариантам конструкций, осуществление которых требует наименьших материальных ресурсов и не связано с необходимостью применения ручного труда. Преимуществом обладают конструкции, наиболее простые при постройке, требующие наименьших материальных затрат и допускающие полную механизацию работ.

Количество конструктивных слоев дорожной одежды не следует увеличивать без явной необходимости, так как это связано с осложнением техно­логического процесса, приводящим к возрастанию стоимости строительства.
При конструировании дорожных одежд, которые предполагается впоследствии no мере возрастания интенсивности движения подвергать усилению, необходимую прочность обеспечивают за счет слоев, которые в дальнейшем будут играть роль основания nокрытия.
Вначале на этих слоях устраивают тонкослойные покрытия или просто слои износа, возобновляемые no мере надобности.