Лекция№4: « Типы и принципы конструирования дорожных одежд. Конструкция дорожных одежд. Инженерное обустройство дорог. Опыт зарубежных стран при строительстве дорог».

План:

1) Типы и принципы конструирования дорожных одежд.

2) Конструкции дорожных одежд

3) Инженерное обустройство дорог

4) Опыт зарубежных стран при строительстве автомобильных дорог

Дорожная одежда — это многослойная конструкция в пределах проезжей части автомобильной дороги, воспринимающая нагрузку от автотранспортного средства и передающая её на грунт.

Покрытие - верхняя часть дорожной одежды, состоящая из одного или нескольких единообразных по материалу слоёв, непосредственно воспринимающая усилия от расчётной нагрузки и подвергающаяся прямому воздействию атмосферных факторов. Покрытие может быть одно-, двух- или трёхслойным. Для повышения трещиностойкости покрытия могут быть предусмотрены специальные трещинопрерывающие прослойки, в том числе на основе геосеток и геотекстиля, использование модифицированных вяжущих в материале покрытия и другие специальные решения. По поверхности покрытия может быть устроен слой поверхностной обработки, защищающий покрытие от проникновения в него влаги от дождей или таяния снега, а так же способствующий повышению прочности и сохранению её постоянной в течение года. Поверхностная обработка применяется так же для повышения шероховатости гладких покрытий в процессе эксплуатации.

Покрытие автомобильной дороги подвержено непосредственному воздействию эксплуатационных и природно-климатических факторов, в связи с чем именно покрытие является самой уязвимой частью дорожной одежды.

Основание - часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также обеспечивающая морозоустойчивость и осушение конструкции. Различают несущую часть основания (несущее основание) и дополнительные слои основания. Несущая часть основания должна обеспечивать прочность дорожной одежды и быть морозоустойчивой.

К дополнительным слоям основания относят слои между несущим основанием и подстилающим грунтом, предусматриваемые при наличии неблагоприятных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условий. Эти слои совместно с покрытием и несущей частью основания должны обеспечивать необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать условия для снижения толщины вышележащих слоев из дорогостоящих материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой основания, его называют морозозащитным, теплоизолирующим, дренирующим. К дополнительным слоям и прослойкам относят также гидро- и пароизолирующие, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительные слои строят из песка и других местных материалов в естественном состоянии или укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими, из местных грунтов, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавками пористых заполнителей и т.д., а также из различного рода специальных индустриально выпускаемых материалов (геотекстиль, пенопласт, полимерная плёнка и т.п.).

1 -

2 –

Рисунок

Дорожная одежда является наиболее дорогостоящей частью автомобильной дороги. Затраты на ее устройство составляют около 60% общей стоимости постройки дороги. Поэтому при проектировании дорожных одежд следует сочетать вопросы обеспечения прочности одежды со снижением стоимости работ по ее устройству.

Проектирование дорожной одежды состоит из трех последовательно выполняемых этапов:

1) предварительное конструирование одежды в нескольких вариантах;

2) их расчет;

3) оценка вариантов с выбором наиболее целесообразного.

Конструирование вариантов одежды производится в соответствии с перспективной интенсивностью и составом движения, с учетом наличия местных материалов. Дорожная одежда должна обладать необходимой прочностью, независимо от меняющегося, по длине трассы водного режима и состава подстилающих грунтов.

Принимаемые в результате сравнения вариантов конструкции должны характеризоваться минимальной стоимостью одежды, наименьшей затратой труда и энергии на строительство и последующее содержание одежды.

При проектировании одежды сельскохозяйственных дорог важно соблюдение принципа стадийности, который заключается в постепенном совершенствовании и усилении одежды по мере роста интенсивности движения, транспортных нагрузок, а также значения дороги. При стадийном строительстве используют ранее построенные слон одежды, причем дорожная одежда, построенная в первой стадии, во второй стадии служит в качестве основания и т. д.

На каждой из этих стадий конструкция дорожной одежды по своим эксплуатационным показателям должна соответствовать требованиям, предъявляемым к ней движением в данный период.

Из экономических соображений рекомендуется обеспечивать требуемую на первой стадии прочность за счет увеличения толщины нижних слоев, ограничиваясь устройством тонкослойных покрытий.

Все стадии усиления одежды конструктивно должны быть увязаны. Это следует учитывать еще при разработке конструкции одежды для первой стадии строительства, в противном случае в дальнейшем может оказаться невозможным целесообразное использование конструктивных слоев, построенных на первом этапе.

Принцип стадийного строительства обеспечивает сокращение единовременных вложений в дорожное строительство, что имеет важное экономическое значение.

Слои материалов в конструкции нежесткой дорожной одежды располагают по убывающей прочности (сверху вниз) в соответствии с диаграммой затухания напряжений от колесной нагрузки.

Для получения наиболее экономичной конструкции необходимую прочность дорожной одежды нужно получать путем проектирования основных несущих слоев из наиболее дешевых местных материалов; более дорогие и более прочные материалы, используемые для покрытия верхних слоев основания, проектируют минимальной толщины. Практика эксплуатации автомобильных дорог устанавливает следующие минимальные значения толщины слоя (в см), при которой еще возможно формирование монолитной, надежной в эксплуатации конструкции:

Холодный асфальтобетон и дегтебетон

Щебеночные, гравийные материалы и грунты, обработанные вяжущими в установках

Щебеночные и гравийные материалы, обработанные вяжущими по способу смешения на дороге

Грунты, укрепленные органическими вяжущими но способу смешения на дороге

Грунты, обработанные цементом или известью

Щебеночные и гравийные материалы, не обработанные вяжущими:

а) на песке

б) на прочном (каменном или грунтовом укрепленном вяжущим) основании:

для щебня, для гравийного материала

При размещении конструктивных слоев следует учитывать, что большая разница в прочности материалов соседних слоев недопустима. Опыты показывают, что если модуль деформации материала вышележащего слоя превышает модуль деформации нижележащего слоя в 2,5—3,5 раза, то в верхнем слое при воздействии нагрузки возможно появление трещин. Также нецелесообразно из экономических соображений вводить в конструкцию слои, материал которых менее чем в 1,5 раза прочнее материала подстилающего слоя.

Число конструктивных слоев не следует увеличивать без особой необходимости, так как каждый дополнительный слой усложняет технологический процесс.

При укладке крупнопористых материалов (например, щебня) непосредственно на пылеватые, глинистые или суглинистые грунты должны предусматриваться противозаиливающие слои, исключающие проникновение грунта при его увлажнении в слой крупнопористого материала. Эти слои устраиваются толщиной не менее 5 см из песка, мелкого шлака, укрепленного грунта и других водоустойчивых материалов.

При проектировании дорожной одежды из низкопрочных местных каменных материалов для предохранения их от непосредственного воздействия колес необходимо предусмотреть устройство защитного слоя износа из каменных материалов обработанных органическими вяжущими, а при незначительной интенсивности движения из каменных материалов прочных пород.

Наибольшее распространение получили следующие конструкции дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием (рис. 1):

двухслойное асфальтобетонное покрытие на двухслойном основании (см. рис. 1, а);

двухслойное асфальтобетонное покрытие на однослойном основании (см. рис. 1, б);

однослойное асфальтобетонное покрытие на двухслойном основании (см. рис. 1, в).

1 — верхний слой покрытия; 2 — нижний слой покрытия; 3 — верхний слой основания; 4 — нижний слой основания; 5 — слой основания; 6 — дополнительный слой основания

Рисунок 1 – Конструкция дорожных одежд

Асфальтобетонные смеси для слоев покрытия применяются в соответствии с табл. 32 СНиП 2.05.02 -85, а для оснований — в соответствии с табл. 33 СНиП 2.05.02 -85.