Полевые обследования состояния дорог

После завершения подготовительных работ приступают ко второму этапу диагностики – полевым обследованиям, которые включают следующие виды полевых работ:

- рекогносцировочный осмотр;

- визуальное обследование с оценкой состояния отдельных элементов дороги и дорожных сооружений;

- детальные инструментальные обследования с применением передвижных специализированных лабораторий.

Рекогносцировочный осмотр выполняют с целью уточнения на местности информации, установленной на этапе сбора исходных данных по проектно-технической документации прошлых лет. Как правило, его совмещают с визуальными обследованиями т.е. полевые работы выполняют комбинированным способом.

Цель визуальных обследований – получить информацию о фактическом состоянии дорожной одежды; выявить места, подлежащие инструментальным измерениям показателей прочности дорожной конструкции; определить ориентировочный объем повреждений для планирования видов работ по реконструкции (особенно, для расчета усиления дорожной одежды), а также уточнить на местности информацию, установленную на этапе подготовительных работ. По результатам визуальных обследований составляют сводную ведомость оценки состояния дороги (рис.1).

Уточнению непосредственно на реконструируемой дороге подлежат:

- границы характерных участков, ориентировочно обозначенных на схеме обследуемой дороги в подготовительный период;

- высота насыпей, тип местности по увлажнению;

- границы основных населенных пунктов (начала и конца);

- местоположение мостов, путепроводов, пересечений и примыканий;

- местоположение участков дороги, для которых отсутствует информация в технической документации;

- места проведения детального (инструментального) обследования транспортно-эксплуатационных характеристик;

- другая информация, требующая уточнения или определения геометрических параметров элементов дороги путем простейших измерений.

3.2.1. Определение фактической категории

существующей дороги

При планировании работ для реконструкции дорог во многих случаях возникает необходимость установить фактическую категорию дороги, требуемую по интенсивности движения на момент обследования и расчетную, назначаемую при проектировании реконструкции.

В соответствии с методикой ОДН [11] фактическую категорию существующей дороги на момент обследования и оценки транспортно-эксплуатационного состояния следует определять путем сопоставления основных геометрических параметров с нормативными, установленными ГОСТ Р 52399-2005.

При этом к основным геометрическим параметрам относятся следующие:

- фактическая ширина проезжей части (в_пр.ч.). При наличии краевой укрепленной полосы шириной в_у основным параметром является ширина основной укрепленной поверхности, равная (в_пр.ч. + 2в_у);

- продольные уклоны i;

- радиусы кривых в плане R.

Указанные параметры рассматривают как главные или как дополнительные критерии в зависимости от рельефа местности (табл.1).

Таблица 1

Главные и дополнительные критерии по ОДН [11]

Рельеф местности	Критерии определения фактической категории
впр.ч или впр.ч.+2ву	i	R
Равнинный Пересеченный Горный	Главный Главный Главный	Дополнительный Главный Главный	Дополнительный Дополнительный Главный

Примечание. Рельеф местности устанавливают по проектной документации на дорогу.

В пересеченной местности фактическую категорию определяют по двум главным параметрам – в_пр.ч и i; в горной – по всем трем, при этом ширина проезжей части в_пр.ч. является главным параметром во всех случаях.

Фактические категории дорог (кроме I) принимают в зависимости от фактических размеров ширины проезжей части или по ширине основной укрепленной поверхности, ориентируясь на показатели табл.2.

Таблица 2

Фактическая категория дороги в зависимости от ширины

проезжей части или ширины основной укрепленной поверхности

Фактическая ширина проезжей части, м	До 4,8	5,8 – 6,8	6,9 – 7,4	Более 7,4
Фактическая ширина основной укрепленной поверхности, м	До 5,6	7,0 – 8,0	8,1 – 9,0	Более 9,0
Фактическая категория дороги	V	IV	III	II

Фактическую категорию дорог высоких категорий (автомагистралей I-А категории, скоростных I-Б и I-В категорий) устанавливают по результатам сравнения фактических показателей элементов дороги с параметрами, установленными ГОСТ Р 52399-2005 для дорог соответствующей категории (наличие центральной разделительной полосы, типа транспортной развязки и др.).

Требуемую категорию на момент обследования устанавливают по фактической годовой среднесуточной интенсивности движения, достигнутой в год обследования реконструируемой дороги; она определяется непосредственными наблюдениями на дороге.

Рекомендуемую категорию дороги определяют проектные организации на основе данных расчетной интенсивности движения, на перспективный период Тп=20 лет в соответствии с действующей методикой или устанавливает инвестор.

3.2.2. Визуальная оценка состояния

дорожных конструкций

Визуальную оценку рекомендуется проводить в весенний период после того, как дорога освободилась от снега и видны все дефекты покрытия. Основные виды дефектов на характерных участках обозначают в ведомости (табл.3).

Регистрация дефектов должна выполняться с помощью видеокамеры или видеокомпьютерной съемки с фиксацией состояния дорожной одежды на электронных носителях информации. При отсутствии такого оборудования допускается вести глазомерную оценку с занесением дефектов в журнал визуальной оценки.

Если дефекты на покрытии встречаются редко (через 100 м и более) либо на большом протяжении дороги (более 100 м) встречаются одинаковые дефекты, глазомерную оценку допускается производить в процессе проезда автомобиля но со скоростью не более 30 км/ч. При наличии оборудования для видеокомпъютерной съемки ее производят при движении автомобиля, со скоростью, которая обеспечивает последующую камеральную обработку результатов.

Визуальная оценка состояния покрытия осуществляется в такой последовательности:

- определяют визуально участки, находящиеся в неудовлетворительном состоянии. К неудовлетворительным относятся участки с наличием продольных неровностей, колей по полосам наката, трещин различного вида, других дефектов. Для визуального распознания вида дефекта рекомендуется пользоваться стандартным их описанием по наиболее характерным признакам (особенностям) соответствующего вида дефекта (прил.9);

Таблица 3

Пример дефектной ведомости состояния дорожной одежды

№ п/п	Адрес дефекта, км +	Вид дефекта
	Км 0+500 – км0+600	Частые поперечные и косые трещины при расстоянии между ними 2-3 м
	Км 0+600 – км 0+700	Колейность: средняя глубина колеи 40-30 мм
	Км 0+700 – км 0+780	Просадкипри относительной площади просадок 20 – 10 %
	Км 0+780 – км 0+890	Частые поперечные трещины на расстоянии 1-2 м
	Км 0+890 – км 1+000	Просадки (пучины), при относительной площади просадок 20 - 10 %
	Км 1+000 – км 1+100	Просадки (пучины), относительная площадь просадок 50 – 20 %
	Км 1+100 – км 1+150	Колейность: средняя глубина колеи 40 – 50 мм; редкие выбоины (расстояние 4 – 10 м)
	Км 1+150 – км 1+270	Редкие выбоины на расстоянии 4 – 8 м; сдвиги
	Км 1+270 – км 1+400	Колейность при средней глубине колеи от 40 до 50 мм
	Км 1+400 – км 1+650	Колейность: средняя глубина колеи 50 – 70 мм; просадки S = 20 – 10 %
	Км 1+650 – км 1+820	Просадки (пучины) при относительной площади до 20 %; колейность hк до 40 – 50 мм
	Км 1+820 – км 1+910	Просадки (пучины) при относительной площади более 50 %
	Км 1+910 – км 2+000	Поперечные волны, сдвиги, проломы дорожной одежды при относительной площади 10 – 5 %
	Км 2+000 – км 2+100	Просадки (пучины) при относительной площади до 50 %
	Км 2+100 - км 2+270	Редкие выбоины на расстоянии 4 – 10 м; проломы (вскрывшиеся пучины) при относительной площади 30 – 10 %
	Км 2+270 – км 2+400	Просадки (пучины) при относительной площади более 50 %
	Км 2+400 – км 2+510	Просадки (пучины) при относительной площади 50 – 20 %
	Км 2+510 – км 2+700	Поперечные волны, сдвиги, проломы дорожной одежды (вскрывшиеся пучины) при относительной площади, занимаемой проломами, 10 – 5 %
	Км 2+510 – км 2+700	Просадки (пучины) при относительной площади до 20 %; проломы, колейность (при глубине колеи hк > 70 мм)

- фиксируют все дефекты поверхности покрытия в соответствующей ведомости (см.табл.3), заготовленной заранее (на этапе подготовительных работ);

- делят обследуемую дорогу на однотипные участки с одинаковыми или близкими видами дефектов покрытия и указывают их границы (адрес) в ведомости дефектов. Длина однотипных участков может составлять от 100 до 1000 м;

- в пределах каждого однотипного участка назначают частные микроучастки протяженностью 20 – 50 м с практически одинаковым состоянием дорожной одежды (с целью обеспечения надежности определения прочностных характеристик одежды);

- оценивают состояние каждого микроучастка баллом Б_i (в зависимости от вида дефекта) и показателем Р, учитывающим состояние и прочность дорожной одежды (прил.10, табл.8);

- для каждого характерного (однотипного) участка вычисляют средневзвешенный балл Б_ср по формуле

, (4)

где Бi – балл, установленный для соответствующего i-го микроучастка;

ℓi – протяженность частного микроучастка;

ni – количество частных микроучастков в составе однотипного участка.

Средневзвешенное значение показателя Р_ср на каждом однотипном участке определяют по формуле

, (5)

где P_i – показатель состояния и прочности дорожной одежды на i-м микроучастке.

По величине Б_ср устанавливают целесообразность детальных обследований состояния дорожной конструкции на соответствующих однотипных участках.

Инструментальные измерения показателей прочности дорожной одежды необходимы, если:

– Б_ср ≤ 3,5 для дорог I категории;

– Б_ср ≤ 3,0 для дорог II категории;

– Б_ср ≤ 2,5 для нескоростных дорог (III и IV категорий).

Если по результатам визуальной оценки сделано заключение о необходимости детальных обследований какого-либо (i-го) характерного участка, тогда приступают к выбору контрольной точки, на которой должны быть выполнены инструментальные измерения показателей прочности дорожной одежды. Для этого устанавливают основные прочностные дефекты покрытия и выбирают одну контрольную точку в зоне развития основных прочностных дефектов, характерных для рассматриваемого участка дороги.

К основным видам прочностных дефектов относятся: сетка трещин и частые трещины (поперечные, продольные и др.), расположенные на определенном расстоянии. Редкие трещины принимают за основные, если на покрытии нет частых трещин.

Контрольную точку следует располагать на полосе наката (ближайшей к кромке покрытия). Местоположение контрольной точки отмечают на покрытии яркой водостойкой краской в виде прямоугольника размером 10x20 см, вытянутого в продольном направлении. Одновременно ее указывают в соответствующей строке сводной ведомости, представленной на рис.1. Местоположение контрольной точки уточняют в процессе линейных испытаний.

3.2.3. Простейшие измерения параметров дороги

При отсутствии или недостаточности информации о геометрических параметрах обследуемой дороги, а также при необходимости уточнения их значений выполняют простейшие измерения.

Методы измерения (определения) геометрических параметров, требования к средствам измерения и методика обработки результатов измерений установлены ГОСТ Р 52577-2006 [17].

К основным параметрам, требующим измерений на обследуемой дороге, относятся:

- параметры геометрических элементов дороги (ширина полосы движения, ширина переходно-скоростных полос, ширина краевой полосы у обочины и на разделительной полосе, ширина укрепленной части обочины и др.);

- параметры видимости водителем транспортного средства (наименьшее расстояние видимости для остановки и для встречного автомобиля, наименьшее расстояние видимости на пересечениях и боковой видимости полосы, прилегающей к дороге);

- радиусы кривых в плане;

- продольные уклоны на характерных участках.

К характерным участкам, требующим уточнения значений пара­метров способом простейших измерений, относятся:

- горизонтальные участки с продольным уклоном от 0 до ± 20‰;

- участки с продольным уклоном >20‰;

- участки кривых в плане с радиусами 200 м и более;

- участки кривых в плане с радиусами менее 200 м;

- участки сужений проезжей части над трубами, в местах установки ограждений, парапетов, направляющих столбиков с шагом установки менее 10 м.

Ширину проезжей части, левой и правой краевых укрепленных полос, обочин (а на дорогах I категории и ширину разделительной полосы) измеряют на каждом характерном участке дороги, но не реже чем 1 раз на 1 км. В месте ее измерения разбивают поперечник, параметры которого заносят в полевой журнал.

Для определения поперечных уклонов (обочин, заложения откосов земляного полотна, уклонов дорожных покрытий) применяют геодезические, а также специальные приборы типа КП-135.

Радиусы горизонтальных кривых, их длины, продольные и поперечные уклоны определяют с использованием специализированных передвижных лабораторий, оборудованных измерительной аппаратурой (например гироскопическими установками) [11].

При измерении радиусов кривых траектория движения автомобиля должна соответствовать кривизне дороги, поэтому в процессе проезда кривой измерительная установка должна двигаться строго параллельно оси проезжей части. На дорогах с многополосной проезжей частью лаборатория должна двигаться по внутренней полосе проезжей части (по полосе с наименьшим радиусом) как в прямом, так и в обратном направлениях.

Число полос движения определяют в процессе визуальных обсле­дований по результатам измерений ширины проезжей части путем деления измеренной ширины:

- на 3,75 для дорог I – II категории;

- 3,5 для дорог III категории;

- 3,0 для дорог IV и V категорий.

Количество полос принимают равным округленному до целого числа результату деления в сторону меньшего значения, если дробная часть числа равна или меньше: 0,7 – для дорог I – II категорий; 0,85 – для III категории и 0,95 – для дорог IV и V категорий.

При наличии паспорта дороги или проекта прошлых лет число полос движения устанавливают по официальным данным при сборе исходной информации.

3.2.4. Определение фактической прочности дорожных одежд

по результатам визуальных обследований

Прочность дорожных одежд – способность сопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений под воздействием касательных и нормальных напряжений, возникающих в слоях конструкции и подстилающем грунте от расчетной нагрузки и влияния природных и климатических факторов. Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности К_пр; последний нормируется в зависимости от типа дорожной одежды и категории дороги [7].

В процессе эксплуатации дороги под воздействием транспортных средств, погодно-климатических и других факторов прочность конструкции год от года снижается, особенно при неблагоприятных гидрогеологических условиях, большой интенсивности движения и больших осевых нагрузках. Снижение прочности конструкции объясняется накоплением необратимых изменений в каждом из слоев дорожной одежды и земляном полотне.

Согласно ОДН 218.1.052-2002 [18] прочность дорожной конструкции обеспечивается, если на рассматриваемый момент времени:

- обеспечивается сплошность дорожного покрытия;

- общая толщина дорожной одежды достаточна для обеспечения ее морозоустойчивости;

- фактический модуль упругости конструкции не ниже требуемого по условиям дорожного движения (Е_ф ≥ Е_тр);

- при изгибе в связных (монолитных) слоях одежды не возникают растягивающие напряжения, превышающие допустимые значения (σ_р ≤ σ_доп);

- в несвязных и слабосвязных слоях дорожной одежды (песчаных и др.) и грунте земляного полотна возникающие касательные напряжения Т не превышают значений, при которых обеспечивается условие местного предельного равновесия по сдвигу (Т ≤ Т_пр).

При обосновании целесообразности усиления дорожной одежды при реконструкции дорог в качестве обобщающего показателя фактической прочности принимают модуль упругости всей конструкции Е_ф; последний определяют в процессе детальных обследований испытанием на прочность. Методика испытаний дорожных одежд на прочность изложена в п. 3.3.3.

При невозможности выполнить инструментальные испытания (из-за недостаточного финансирования, сжатых сроков проектных работ и т.п.) показатель Е_ф на момент обследований допускается определять аналитически на основе результатов визуальной оценки состояния дорожной одежды по формуле

Е_ф = Е_общ К_{пр в} , (6)

где Е_общ – общий расчетный модуль упругости, устанавливаемый для суммарного расчетного числа приложений нагрузки с момента строительства дорожной одежды (или предыдущего усиления дорожной одежды) до момента обследования (испытаний). Значение Е_общ устанавливают по проекту прошлых лет для нового строительства или предыдущей реконструкции;

К_{пр в} – вероятное значение коэффициента прочности одежды, зависящее от ее состояния на момент обследования; принимается по табл. 4 в соответствии с величиной среднего балла Б_ср, установленного по видам дефекта покрытия.

Таблица 4

Вероятные значения коэффициента прочности

на момент обследования

Значения среднего балла Бср	Величина коэффициента прочности Кпр
5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0	1,0 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60

При отсутствии материалов прошлых лет за величину Е_общ принимают минимальный требуемый модуль упругости Е_общ = Е_min, нормируемый в зависимости от суммарного расчетного числа приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды до следующего усиления (до реконструкции), табл. 5.

Пример определения фактического модуля упругости Е_ф

Исходные условия:

- реконструируемая автомобильная дорога п. Талинка – Ловинское (ПК 5 – ПК 27) относится к IV технической категории;

- адреса однотипных участков, установленные на этапе подготовительных работ: ПК 5+00 – ПК 11+00; ПК 11+00 – ПК 20+00; ПК20+00 – ПК 27+00 (см. рис.1);

- визуально установленные виды дефектов покрытия на соответствующих участках, протяженностью li представлены в табл. 3.

Таблица 5

Требуемый модуль упругости дорожной одежды

Категория дороги	Суммарное минимальное расчетное число приложений расчетной нагрузки на наиболее нагруженную полосу	Требуемый модуль упругости одежды, Еmin,МПа
капитальной	облегченной	переходной
I II III IV V		- -	-	- - -

Решение

1. С целью сокращения объема вычислений принимаем протяженность частных микроучастков в пределах от 80 до 180 м (против требуемой 20-50 м) и указываем в табл.6 их адреса (для однотипного участка ПК 5+00 – ПК 11+00).

Таблица 6

Показатели прочности конструкции на частных микроучастках

Адрес микроучастка	Оценка в баллах	Показатель Р	Кпр	Еф, МПа
Бi	Бср	Рi	Рср
ПК 5+00-ПК 6+00 ПК 6+00-ПК 7+00 ПК 7+00-ПК 7+80	2,8-3,0 2,5-3,0 2,5-2,8	2,35	0,75-0,80 0,70-0,80 0,70-0,75	0,66	0,73
ПК 7+80-ПК 8+90 ПК 8+90-ПК 10+00 ПК 10+00-ПК 11+00	1,0-1,5 0,8-1,0 2,0-2,5 (2,5-3,0)	2,35	0,50-0,55 0,45-0,50 0,65-0,70 (0,70-0,80)	0,66	0,73

2. В зависимости от вида основного дефекта покрытия устанавливаем для каждого микроучастка оценку дорожной конструкции в баллах и показатель прочности Р_i (табл.8 из прил.10).

3. Определяем по формулам (4) и (5) средневзвешенные показатели Б_ср и Р_ср для рассматриваемого однотипного участка и вносим их значения в соответствующие графы табл.7.

4. Определяем по табл. 4 вероятное на момент обследования значение коэффициента прочности К_пр в зависимости от величины Б_ср; для данного однотипного участка К_пр = 0,73.

5. Устанавливаем по табл.5 минимально требуемый модуль упругости; для дороги ΙV категории с облегченным типом покрытия Е_тр = = 150 МПа.

6. Принимаем Е_общ = Етр и по формуле (6) вычисляем фактический модуль упругости Е_ф = 150·0,73 = 109,0 МПа.

Аналогично определяем значения Е_ф на прочих однотипных участках обследуемой дороги; полученные величины К_пр и Е_ф указываем в табл.7 и сводной ведомости визуальной оценки дороги (см.рис.1).

Таблица 7

Показатели прочности конструкции на однотипных участках

Адрес однотипного участка	Бср	Рср	Кпр	Еф, МПа
ПК 5+00 – ПК 11+00 ПК 11+00 – ПК 20+00 ПК 20+00 – ПК 27+00	2,35 1,25 0,90	0,77 0,52 0,47	0,73 0,63 0,60

Полученные значения Еф с достаточной степенью надежности могут использоваться в расчетах усиления дорожной одежды.