Основные принципы конструирования
5.1 Проектирование дорожной одежды и земляного полотна представляет собой единый процесс вариантного конструирования и расчета дорожной конструкции на прочность и морозоустойчивость с последующим технико-экономическим обоснованием наиболее эффективного технического решения.
5.2 Конструирование дорожной одежды включает в себя следующие этапы:
- назначение типа покрытия;
- назначение числа конструктивных слоев и выбор материалов для их устройства, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочной толщины;
- предварительную оценку необходимости дополнительных морозозащитных мероприятий с учетом дорожно-климатической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы его увлажнения на различных участках;
- оценку целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;
- предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных и проектных условий работы.
5.3 При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами:
- тип покрытия, конструкция одежды в целом должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к дороге или городской улице и ожидаемым в перспективе составу и интенсивности движения транспорта;
- конструкцию дорожной одежды нужно выбирать типовую или вновь разрабатывать для каждого участка или ряда участков дороги, характеризующихся сходными природными условиями (грунты земляного полотна, увлажнение, микроклимат), с одинаковыми расчетными нагрузками, а также в равной степени обеспеченными строительными материалами. Следует рассмотреть целесообразность укрепления верхней части земляного полотна, что обеспечит стабильные во времени деформационные и прочностные характеристики верхнего слоя земляного полотна на участках большого протяжения, на которых рекомендуется применять однотипную конструкцию дорожной одежды. При выборе конструкции одежды для данных условий предпочтение следует отдавать проверенной на практике типовой конструкции;
- в соответствующих элементах конструкции должны быть широко использованы местные, в том числе и малопрочные материалы с их предварительной переработкой или укреплением. В районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, необходимо применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты, свойства которых могут быть улучшены обработкой их вяжущими (цемент, битум, известь, активные золы уноса и др.). Одновременно надо стремиться к созданию конструкции, по возможности наименее материалоемкой;
- конструкция должна быть технологичной и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожно-строительных процессов;
- при назначении конструкции дорожной одежды следует учитывать региональный опыт строительства и службы дорог в заданном конкретном районе.
5.4 В процессе конструирования дорожной одежды следует определять, из каких грунтов (местных или привозных) целесообразно сооружать земляное полотно на отдельных участках, отдавая предпочтение водо- и морозоустойчивым грунтам. Необходимо назначать меры для обеспечения морозоустойчивости дорожной конструкции и предохранения ее от избыточного увлажнения. Наиболее целесообразное решение нужно выбирать с учетом того, насколько эффективны и технологичны отдельные мероприятия в конкретных условиях.
5.5 При выборе материалов для устройства слоев дорожной одежды необходимо учитывать следующие положения:
- материал для верхнего слоя асфальтобетонного покрытия должен соответствовать действующему СТ РК 1225 и СНиП РК 3.03-09;
- в районах с количеством осадков 400-500 мм/год следует применять высокоплотный либо плотный асфальтобетон с показателем пористости (водонасыщения), соответствующим нижнему допустимому пределу. В районах с сухим климатом (среднегодовое количество осадков менее 400 мм/год) используют плотный асфальтобетон с показателем пористости (водонасыщения), соответствующим верхнему допустимому пределу;
- при перспективной интенсивности движения до 3000 авт/сут и при стадийном строительстве допускается устройство покрытия из пористого асфальтобетона с поверхностной обработкой или из высокопористого асфальтобетона с двойной поверхностной обработкой согласно ПР РК 218-55.
Конструкция дорожной одежды в местах остановок общественного транспорта, на регулируемых пересечениях и в других местах, где происходит частое изменение скорости или движение на пониженных скоростях, одежда должна обеспечить повышенную сдвигоустойчивость при высоких летних температурах. Для обеспечения этого требования в покрытии следует предусматривать укладку асфальтобетонных смесей типов А и Б, высокоплотных смесей, ЩМА, втапливаемого щебня, а в основании - крупнозернистых асфальтобетонных смесей, либо каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими.
При выборе материала для несущего слоя основания надо учитывать капитальность (тип) дорожной одежды, вид покрытия, а также деформационные и теплофизические свойства материалов и грунтов, укрепленных органическими и неорганическими вяжущими.
В районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, целесообразно применять местные каменные материалы (в том числе малопрочные и некондиционные) и грунты, укрепленные неорганическими вяжущими (цемент, известь, активные золы уноса и др.).
Основание из зернистых материалов должно быть, как правило, двухслойным: несущий слой из жестких и сдвигоустойчивых материалов (щебень, гравий, щебеночно - или гравийно-песчаные смеси, материалы и грунты, укрепленные неорганическим вяжущим) и дополнительный слой, выполняющий морозозащитные и дренирующие функции.
5.6 При конструировании дорожных одежд необходимо учитывать, что толщина слоев не должна быть меньше значений, указанных в таблице 5.1.
5.7 Если в дополнительном слое основания применяют песок со степенью неоднородности (по ГОСТ 8736) менее 3, то поверх него следует предусматривать укладку защитного (технологического) слоя из щебеночно-(гравийно) песчаных смесей, отсевов дробления изверженных горных пород, гравелистых или крупных песков оптимального состава, а также из цементопеска. При степени показателя неоднородности песка 2-3 толщина защитного слоя принимается равной 10 см, при степени неоднородности менее 2 устраивают защитный слой толщиной 15-20 см. В расчетах дорожной одежды на прочность, толщину защитного слоя включают в толщину дополнительного слоя основания. В качестве защитного слоя рекомендуется применять геотекстильные материалы.
Таблица 5.1 - Минимальные толщины слоев дорожной одежды
| Материалы покрытия и других слоев дорожной одежды | Толщина слоя, см |
| Асфальтобетон крупнозернистый | |
| Асфальтобетон мелкозернистый | |
| Асфальтобетон песчаный, в т.ч. холодный | |
| Асфальтобетон щебеночно-мастичный | |
| Щебеночные (гравийные) материалы, обработанные органическими вяжущими | |
| Щебеночные и гравийные материалы, не обработанные вяжущими: | |
| - на песчаном основании | |
| - на прочном основании (каменном или из укрепленного грунта) | |
| Каменные материалы и грунты, обработанные органическими или смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунт, обработанные неорганическими вяжущими | |
| Асфальтобетонный измельченный лом, обработанный медленно твердеющим вяжущим | |
| Песок и гравийно-песчаная смесь на основании из грунта | |
| Примечания: 1. Толщину конструктивного слоя следует принимать во всех случаях не менее 1,5 размера наиболее крупной фракции применяемого в слое минерального материала. 2. В случае укладки каменных материалов на глинистые и суглинистые грунты следует предусматривать прослойку толщиной не менее 10 см из песка, высевок, укрепленного фунта или других водоустойчивых материалов. |
5.8 В случае использования в основании местных малопрочных каменных материалов (щебень с маркой по прочности не ниже 200, гравий и щебень из гравия по дробимости не ниже Др 24, песчано-гравийные смеси, гравелистые пески и другие сдвигоустойчивые материалы с модулем упругости ниже 250 МПа) следует предусматривать несущий слой основания из прочного щебня, либо из укрепленных неорганическими вяжущими материалов, с соблюдением минимальной толщины слоя согласно СНиП 3.03-09.
5.9 Между слоями из материалов или грунтов, обработанных и укрепленных вяжущими, не допускается укладывать неукрепленные зернистые материалы.
5.10 На дорогах с тяжелым и скоростным движением верхние слои основания следует устраивать из укрепленных материалов.
5.11 Для повышения трещиностойкости покрытия в необходимых случаях рекомендуется предусматривать трещинопрерывающие прослойки из специальных материалов, в том числе геотекстильные материалы. Кроме того, в материале покрытия следует предусматривать модифицированные вяжущие.
5.12 Для существенного уменьшения притока поверхностных вод в основание дорожной одежды и в грунт земляного полотна необходимо предусматривать такие мероприятия, как укрепление обочин, обеспечение надлежащего их поперечного уклона, устройство бордюров и лотков, а также установление безопасного расстояния от бровки земляного полотна до уреза длительно застаивающейся поверхностной воды.
Значительному уменьшению притока поверхностной воды к земляному полотну могут также способствовать монолитные слои дорожной одежды из материалов (грунтов), укрепленных вяжущими.
В районах с неблагоприятными погодно-климатическими и грунтово-гидрологическими условиями для ограничения распространения влаги из нижних слоев земляного полотна в верхние следует предусматривать такие мероприятия, как увеличение расстояния от поверхности покрытия до уровня грунтовых вод (возведение более высокой насыпи, понижение УГВ), применение для сооружения насыпи непучинистых или малопучинистых грунтов, введение в конструкцию морозозащитных слоев из стабильных (не изменяющих своего объема при замерзании в увлажненном состоянии) материалов, капилляропрерывающих и водоизолирующих прослоек, в т.ч. из геотекстильных материалов.
С целью существенной экономии привозных и дефицитных дорожно-строительных материалов следует вводить теплоизоляционные слои в конструкции на пучиноопасных участках.
5.13 В тех случаях, когда применение указанных в пункте 5.12 мероприятий экономически невыгодно и не приводит к тому, чтобы количество воды, поступающей в основание дорожной одежды из зернистых материалов, было меньше, чем может разместиться в свободных порах материала одежды, необходимо предусматривать мероприятия по осушению конструкции или назначить дорожную одежду из монолитных (плотных) слоев.
5.14 В целях обеспечения благоприятных условий работы прикромочных частей дорожной одежды слои основания, укрепленные органическими или неорганическими вяжущими, усфаивают на 0,6 м шире слоя покрытия с заложением откоса 1:1. Нижний слой основания (неукрепленный) устраивают на 0,6 м шире верхнего слоя основания (считая от подошвы верхнего слоя) с заложением откоса 1:1,5. Дополнительный слой из песка или другого зернистого материала устраивается на 1,0 м шире подошвы нижнего слоя основания (либо на всю ширину основания) с заложением откоса 1:1,5. Схема уширения слоев дорожной одежды приведена на рисунке 5.1. Кроме того, на дорожных одеждах капитального типа предусматривается установка бортовых камней, плит или устройство монолитного бортика.
5.15 При конструировании дорожной одежды со слоями из зернистых и слабосвязных материалов необходимо стремиться к обеспечению повышения жесткости от нижележащих слоев к у вышележащим.
Рисунок 5.1 Схема уширения слоев дорожной одежды
С целью предотвращения возникновения в зернистом слое существенных растягивающих напряжений целесообразно проектировать конструкцию так, чтобы отношение значений модулей упругости смежных слоев не превышало 5. При конструировании одежды со слоями из монолитных (плотных) материалов следует также стремиться к уменьшению величины этого отношения.
5.16 Укрепление обочин дорог проектируют в соответствии с указаниями СНиП 3.03-09. Для дорог с капитальными типами покрытия, материал для устройства обочин должен быть дренирующим и по качеству соответствовать прилегающему к обочине дополнительному слою дорожной одежды. Минимальный коэффициент фильтрации материала должен быть не менее 1 м/сут. Материал для укрепления верхней части обочины должен соответствовать ГОСТ 25607.
5.17 На дорогах с облегченным типом покрытия для досыпки обочин может быть использован грунт, пригодный для устройства рабочего слоя земляного полотна автодороги. Верхнюю часть обочины следует укреплять: россыпью щебня, гравия, песка крупного, шлака и других местных крупнозернистых строительных материалов.
Обочины автомобильных дорог I и II категорий рекомендуется укреплять местными материалами, обработанными органическими вяжущими.