Ремонт колейности на автомобильных дорогах. Ремонт колейности на автомобильных дорогах Основные причины появления колеи
Колейность на дорогах: ищем виновных и разбираемся в причинах.
Каждый владелец автомобильного транспорта при движении по автотрассам и шоссе нашей любимой Родины неоднократно сталкивался с таким неприятным явлением, как колейность на дорогах. Колея — это вид деформации асфальтобетонного покрытия в дорожном полотне. Колейность на дорогах является одной из наиболее распространенных проблем отечественных дорог, а также наиболее опасной, потому как нередко сопровождается дорожно-транспортным травматизмом. Конечно, все мы мечтаем об идеальном асфальтовом покрытии и не менее идеальной автомобильной подвеске и зачастую ругаем нерадивых строителей дорог. Давайте же поговорим о том, кто виновен в нынешнем качестве дорожного покрытия и каковы причины возникновения колейности на дорогах.
Колейность на дорогах: причины образования.
Как правило, колейность на дорогах возникает вследствие следующих причин:
1. Нарушение технологии устройства автомобильных дорог.
Влияние на прочность верхних слоев асфальтобетонного покрытия оказывает качество подготовленного под асфальт основания. Это , работы по подготовке песчано-щебеночного основания и прочие виды работ. Качественное уплотнение песчано-щебеночного и естественного основания, выдержка необходимых пропорций компонентов согласно нормативных документов, СНиП, ГОСТ, соблюдение технологии укладки асфальта — все это немаловажные аспекты хорошего результата.
Проектная документация по строительству автомобильных дорог должна разрабатываться с учетом климатических, ландшафтных и иных особенностей местности. Также, должны учитываться категории и пропускная способность дорог и пр.
Поэтому необходимо производить только с помощью организаций с высококвалифицированными сотрудниками, способными в полном объеме выполнить все этапы работ.
2. Низкое качество материалов, используемых для строительства дорог.
Важную роль в качестве асфальтобетонного покрытия играют материалы, примененные при строительстве дорожной одежды. Если материалы не соответствуют необходимым техническим параметрам, происходит ускоренная деформация дорожной одежды. На дорожном полотне могут наблюдаться выбоины, трещины, выкрашивания, пучины, просадки, колеи, а также обрушение обочин. Многие деформации устраняет . Ямочный ремонт способен существенно продлить жизнь асфальту при своевременном его проведении.
2. Разуплотнение конструкции дорожной одежды.
Разуплотнение конструкции дорожной одежды может наблюдаться в нескольких случаях:
- Попадание осадков в дорожную одежду;
- Производство близ конструкции дорожной одежды.
3. Неправильная эксплуатация дорог.
Зачастую дороги эксплуатируются ненадлежащим образом, на дорогах недопустимо:
- Нарушение весового контроля. Перегруз грузовых автомобилей плачевно сказывается на асфальтобетонном покрытии дорог;
- Нарушение сроков текущего ремонта. Попадание осадков через трещины и ямы приводит к разуплотнению конструкции дорожной одежды;
- Нарушение условий . При некачественном обслуживании дорог в зимнее время, автомобили вынуждены ехать по «накатанному пути», вследствие чего увеличивается нагрузка на определенный участок дороги и появляется колея.
3. Климатические аспекты.
Сегодня все чаще можно встретить климатические аномалии, нетипичные для определенной местности погодные явления. Чрезмерная жара, либо, напротив, мороз, способны серьезно повлиять на дорогу. Осадки, либо их отсутствие, изменение ландшафта, грунтовые воды и многие другие аспекты природных явлений способны повлиять на качество дорожного полотна.
Колейность на дорогах: кто виноват?
Таким образом, можно сделать вывод о том, что виновных здесь может быть много. Это дорожно-строительные фирмы, поставщики материалов, обслуживающие организации, сами автолюбители, случайные катаклизмы и пр. Ведь важно не только качественно выполнить строительство дороги, но и сохранить результат работ.
ЧЕМ ИЗНАШИВАЮТ?
К сожалению, в России серьезные исследования преждевременного износа и нарушения структуры дорожного покрытия не проводятся. Поэтому воспользуемся опытом специалистов американского штата Вашингтон (не путать с одноименной столицей). Это самый северо-восточный штат США, зима снежная, хотя и не очень морозная. Шипованные шины там тоже используют, хотя и реже (американцы предпочитают всесезонку). Несмотря на это, состояние дорог идеальным не назовешь.
Для исследования происхождения колеи американцы, в свою очередь, обратились к северным соседям. В Национальном институте оптики Квебека разработали лазерную систему измерения колеи LRMS (Laser Rut Measurement System). Приборы, закрепленные на выносных кронштейнах в задней части автомобиля, считывали текстуру дорожного покрытия через каждые 3 миллиметра. Одновременно за полотном следили видеокамеры. Компьютерные системы анализировали ширину, глубину и форму колеи.
Подобному контролю подвергли все основные магистрали штата. Основной сложностью было отличить те повреждения, которые вызвали шипы, от износа грузовым транспортом и обычными (нешипованными) легковыми колесами. Как оказалось, колея, вызванная каждым из этих факторов, имеет свои особенности. От шипов, например, возникают две тонкие борозды, причем вне их пределов дорога абсолютно ровная. А от остальных шин, в том числе грузовых, колеи словно продавлены, по бокам обоих углублений имеются характерные возвышения. Асфальт не стирается, а деформируется и расползается в зоны пониженной нагрузки.
Таким образом удалось выделить износ именно от шипованных шин. Например, на трассе I-5 глубина колеи от них составила 7 миллиметров. Важное уточнение: покрытие было уложено 40 (!) лет назад, по этой дороге ежедневно проходит 194 тысячи машин. Для таких обстоятельств износ просто ничтожный!
ЧТО ИЗНАШИВАЮТ?
В России средний срок службы дороги 8 лет. Для строительства дорог в США до сих пор применяют бетон - смесь песка, гравия и цемента. У нас его не используют еще со времен СССР - в нефтедобывающей стране битум дешевле. Бетонное покрытие имеет характерную особенность: в среднем через каждые 10 метров дорогу пересекают поперечные швы, заполненные битумом. Это позволяет компенсировать податливость материала и снизить влияние перепадов температуры.
На смену бетону пришел асфальтобетон - однородный черный материал, имеющий в своем составе, помимо песка, щебень, минералы и вяжущий битум, благодаря которому дорога превращается в единое полотно. Кроме того, асфальтобетон обладает лучшими сцепными свойствами. В Америке, где отдают предпочтение просто бетону, для повышения безопасности в мокрую погоду на еще не застывший верхний слой наносят неглубокие риски, отводящие воду.
ПОЧЕМУ ИЗНАШИВАЮТ?
Каждое строительство требует строгого соблюдения технологии. С этой стороны асфальтобетон более уязвим. Точности требуется много: два слоя асфальтобетона толщиной 60–80 миллиметров укладывают на подстилающий слой из песка и щебня и выдерживают минимум по трое суток каждый. Один слой асфальтобетона годится только для самых тихих улиц, где за сутки проезжает менее 3000 машин. В российской столице таких попросту нет!
На практике получается по-другому. Водители ругают дорожников за сужения, администрация города - за сроки. Но мало кто понимает, чем спешка оборачивается в будущем. Довольные водители жмут на газ по едва остывшей дороге.
Положенными 72 часами просто пренебрегают. Равно как и двухслойной технологией. Зачем тратить вдвое больше времени и материалов? Особенно когда за перерасход и несоблюдение сроков можно серьезно схлопотать.
Даже срезание и замена верхнего поврежденного слоя не дает длительного эффекта. Потому что колеи - это деформация покрытия в целом, а не только удаляемых нескольких сантиметров. Пройдет год, и новая поверхность, как копирка, проявит дефекты старой. Поэтому в Европе такая схема не применяется. Если дорога нуждается в ремонте, ее закрывают целиком. Обходится дороже, но в результате выгоднее...
ШИП ИЛИ ПШИК?
Получается, что шипованные шины - отнюдь не главный источник возникновения колейности. Да, их вклад виден после тщательной компьютерной обработки, но он минимален на фоне воздействия холода, жары, ветра, тяжелых грузовиков и других транспортных средств. Гораздо большее значение имеет качественная работа инженеров и строителей. Если все сделано грамотно, то ровная и гладкая поверхность дороги будет радовать водителей десятилетиями.
Можно ли переделать наши плохие дороги в хорошие? Успех этой затеи сомнителен. Планировка улиц российских городов, а также отсутствие реальной альтернативы у большинства междугородных маршрутов приведут к тому, что при настоящем капитальном ремонте целые районы охватит транспортный паралич. Из двух зол - отсутствие дорог и плохие дороги - выбирают меньшее. Но шипы тут определенно ни при чем…
Колея на асфальте - это, как правило, результат несоблюдения технологии его укладки.
НЕМЕЦКИЙ ПОРЯДОК
Почти на всей территории Германии использование шипованных шин запрещено с 1975 года. Но главная причина запрета - увеличение тормозного пути на чистом асфальте! Немецкие зимы мягкие: снег если и выпадает, то ненадолго. Шипы разрешены только в 15-километровой зоне у границы с Австрией, в гористой Тюрингии и еще в нескольких местах, где зимой снег или лед на дорогах - норма. Знакомые нам колеи встречаются даже на автобанах, но, конечно, не в таком масштабе. Однако службы по контролю за дорогами ищут недостатки в своей работе. В отчете Немецкого дорожного союза (Deutscher Asphaltverband) указаны основные причины образования колеи:
Ошибки при проектировании дороги; неправильный подбор состава асфальтобетонной смеси (не соответствует температуре и влажности окружающей среды);
Недостаточная связь между слоями асфальта;
Недочеты окончательного контроля.
Спросим читателей
Отчего в асфальте появляются колеи?
9% - всему виной климат
10% - от избытка машин
81% - из-за нерадивости дорожников
Колея - это деформирование поперечного профиля проезжей части с образованием углублений и гребней выпора вдоль полос наката вследствие неравномерного износа и накопления пластических деформаций в покрытии, а также остаточных деформаций в слоях дорожной одежды и земляного полотна, происходящее при многократном воздействии колёс автомобилей.
Наиболее часто колея образуется на нежёстких дорожных одеждах с покрытием из асфальтобетона и других битумоминеральных смесей, однако колея истирания может формироваться и на цементобетонных покрытиях. Как и большинство других деформаций, колея образуется при неблагоприятном сочетании двух групп факторов:
внешние факторы - воздействия нагрузки, климатические факторы, особенно температура воздуха и солнечная радиация, а также условия увлажнения грунта земляного полотна;
внутренние факторы - физико-механические характеристики дорожной конструкции: сдвигоустойчивость, структурное состояние, прочность и степень уплотнения дорожной одежды и земляного полотна, тип грунта и его свойства.
Самым важным из всех факторов образования колей является воздействие тяжелых многоосных автомобилей. Процесс образования колей начинается одновременно с открытием движения по дороге. Вначале он идет медленно, затрагивая только верхний слой покрытия, а затем распространяется на другие слои дорожной одежды и на земляное полотно. Однако в случае когда материал какого-то слоя дорожной одежды плохо уплотнён или имеет низкую прочность и сдвигоустойчивость, остаточные деформации накапливаются в этом слое и проявляются на поверхности покрытия.
Характер и причины образования колей, а также динамика их развития могут существенно различаться по сезонам года (рис. 5.14).
Рис. 5.14. Динамика развития составляющих общей глубины колеи по сезонам года
Прежде всего колея может образовываться за счёт доуплотнения слоёв дорожной одежды, если они не были достаточно уплотнены при строительстве. Колея по этой причине образуется в первый год эксплуатации. Опыт показывает, что доуплотнение дорожной одежды завершается после прохода 300 тыс. стандартных осей грузового автомобиля.
В программе НDМ-4 принято, что начальное недоуплотнение является причиной образования колей в 20 % случаев. Однако эта величина получена при условии, что земляное полотно не участвует в процессе образования колей. Если принимать во внимание участие земляного полотна, то доля недостаточного уплотнения слоёв дорожной одежды составит 5-10 % от общего числа причин образования колей.
Износ (истирание) покрытия под действием колёс автомобиля происходит при торможении и при движении в режиме тяги за счёт неизбежного проскальзывания шины в зоне контакта колеса с покрытием. Износ происходит примерно одинаково в течение года, если зимой не применяются шины с шипами. Учитывая это обстоятельство, можно считать, что в странах с короткой зимой доля колей по причине износа покрытия составляет около 5 %.
Пластические деформации покрытияявляются причиной 15-20 % случаев образования колеи на асфальтобетонных покрытиях, которые состоят в накоплении вертикальных остаточных деформаций вследствие повышения пластичности, т.е. снижения структурной вязкости асфальтобетона при высоких температурах, которое, в свою очередь, происходит из-за снижения вязкости битума или вязкого сопротивления битума сдвигу (рис. 5.15).
Рис. 5.15. Колея, образующаяся в результате вязкопластического размягчения вяжущего:
1 - первоначальное положение щебёнки; 2 - положение щебёнки после смещения; 3 - щебёнка; 4 - плёнка вяжущего
Одновременно с вертикальными накапливаются и горизонтальные остаточные деформации, когда под действием сдвигающих напряжений происходит выдавливание частиц асфальтобетона в стороны. Эти деформации при многократных повторных приложениях нагрузки непрерывно возрастают, в результате чего по бокам колеи появляются гребни или валы.
Накопление пластических деформаций в асфальтобетонном покрытии происходит летом при температуре воздуха выше 25-30 О С, при которой температура покрытия повышается до 40-60 О С и выше. Расчётной принимают температуру асфальтобетона 40-50 О С и выше в зависимости от вязкости битума.
Глубина пластической колеи зависит от исходной вязкости битума, состава асфальтобетона, числа приложений нагрузки и её величины, толщины слоя асфальтобетона.
Структурное разрушение и остаточные деформации покрытия и слоёв основания. Под действием многократно прилагаемых нагрузок в слоях дорожной одежды могут сложиться такие условия, когда вертикальные или горизонтальные напряжения превысят местные предельно допустимые значения напряжений и начнется разрушение сплошности или структуры материала слоя с потерей прочности и сдвигоустойчивости. Следствием этого является ускоренное накопление остаточных деформаций и формирование колеи, которая появляется после критического для данной конструкции дорожной одежды числа приложений тяжёлой нагрузки.
Структурные разрушения покрытия происходят примерно одинаково в течение всего года, а в слоях основания они накапливаются больше всего весной, когда прочность дорожной одежды наименьшая. Глубина колеи за счет структурного разрушения зависит от прочности дорожной одежды, трещиностойкости, сдвигоустойчивости, срока службы покрытия, загруженности и т. д.
Из общего количества случаев образования колеи структурные разрушения отмечаются в 25-35 % случаев. В программе НDМ-4, где не учитывается роль земляного полотна, эта доля принята равной 50 %, т.е. это одна из наиболее важных причин образования колеи.
Остаточные деформации в грунтах земляного полотнаявляются причиной образования колеи в 20-30 % случаев. Проблеме накопления остаточных деформаций в земляном полотне, в том числе и неравномерных остаточных деформаций посвящено много работ . Установлен общий вид кривой накопления остаточных деформаций в земляном полотне в течение года, из которой следует, что наиболее активно оно происходит в весенний период. На кривой зависимости глубины и формы колеи от сопротивления грунта вдавливанию и сдвигу можно выделить фазу сжатия и уплотнения, фазу местных сдвигов и фазу выдавливания или выпучивания грунта в стороны.
Имеются математические модели расчёта величины равномерных и неравномерных остаточных деформаций в земляном полотне. Однако они нуждаются в дальнейшем совершенствовании и, в частности, в учёте восстановления части накопившихся деформаций, которое может произойти летом и зимой.
Таков общий характер образования колеи как сочетание всех возможных факторов.
Основной характеристикой колеи является её глубина. Общая глубина колеи может быть определена исходя из схемы, приведённой на рис. 5.16:
h К = h УК + h В, где (5.5)
h УК - величина углубления на поверхности дорожной одежды за счёт накопления остаточной деформации в слоях дорожной одежды и в земляном полотне, мм;
Средняя высота гребней выпора с левой и правой стороны, образующихся за счёт пластических деформаций в слое асфальтобетона и земляном полотне, мм.
Рис. 5.16. Основные параметры колеи:
1 - линия поверхности покрытия после строительства; 2 - то же, после образования колеи; 3 - измерительная рейка
Величина углубления в общем случае составляет
h УК = h g У + h И + h АБ + h О + h Г, где (5.6)
h g У - величина колеи за счёт доуплотнения дорожной одежды и грунта земляного полотна, мм;
h И - глубина колеи за счёт износа (истирания), мм;
h АБ - величина колеи за счёт пластических деформаций в слоях асфальтобетона, мм;
h О - глубина колеи за счёт структурных деформаций в слоях основания, мм;
h Г - глубина колеи за счёт накопления остаточных деформаций в земляном полотне, мм.
На начальном этапе исследований можно пренебречь учётом глубины колеи, образующейся за счёт износа (истирания), поскольку доля автомобилей, оснащённых шинами с шипами, в нашей стране невелика.
Также можно опустить учёт глубины колеи за счёт доуплотнения слоёв дорожной одежды для эксплуатируемых дорог, так как это явление, как правило, прекращается после года эксплуатации дороги.
Тогда общая глубины колеи будет определяться по формуле
h К = h АБ + h О + h Г + h В. (5.7)
В последние годы проблема борьбы с колеями стала одной из важнейших на дорогах России. Это объясняется тем, что в составе транспортного потока происходит увеличение доли тяжёлых многоосных автомобилей, которые ускоряют процесс образования колей и доли легковых быстроходных автомобилей, для которых колеи представляют наибольшую опасность.
Глубокая колея затрудняет маневры автомобиля при обгоне, вызывает поперечное скольжение, боковые колебания и потерю устойчивости при выезде из колеи, что приводит к снижению скорости движения и повышению аварийности. Особенно опасны колеи для движения в период дождей и таяния снега, когда в колеях образуется слой воды, в результате чего происходит снижение сцепных качеств покрытия, создаются предпосылки возникновения аквапланирования с потерей управляемости автомобиля. В период оттепелей и заморозков в колее образуется лёд, во время метелей и снегопадов откладывается и уплотняется снег, который трудно удалить снегоочистительными машинами.
Чтобы найти правильное решение по устранению колей в каждом конкретном случае, необходимо выполнить глубокий анализ причин их образования. Нет и не может быть одного решения, пригодного во всех случаях. Это должен быть широкий спектр конструктивных и технологических решений, позволяющих выбрать наиболее эффективное в каждом конкретном случае.
В процессе содержания и ремонта дорог устраняют главным образом колеи, образовавшиеся за счёт истирания покрытия, накопления пластических деформаций в слоях покрытия. Колея, образовавшаяся за счет накопления остаточных деформаций в слоях основания и в земляном полотне, как правило, устраняется при капитальном ремонте или реконструкции дорог.
Откуда берутся колеи на асфальте? И виновны ли в этом шипованные шины? Власти предержащие то обвиняют шипы в разрушительном действии на дороги, то вспоминают про наш непростой климат и ищут других виновных, то спорят друг с другом. Глеб Макаров изучил, чем и почему изнашивают дороги.
ЧЕМ ИЗНАШИВАЮТ?
К сожалению, в России серьезные исследования преждевременного износа и нарушения структуры дорожного покрытия не проводятся. Поэтому воспользуемся опытом специалистов американского штата Вашингтон (не путать с одноименной столицей). Это самый северо-восточный штат США, зима снежная, хотя и не очень морозная. Шипованные шины там тоже используют, хотя и реже (американцы предпочитают всесезонку). Несмотря на это, состояние дорог идеальным не назовешь.
Для исследования происхождения колеи американцы, в свою очередь, обратились к северным соседям. В Национальном институте оптики Квебека разработали лазерную систему измерения колеи LRMS (Laser Rut Measurement System). Приборы, закрепленные на выносных кронштейнах в задней части автомобиля, считывали текстуру дорожного покрытия через каждые 3 миллиметра. Одновременно за полотном следили видеокамеры. Компьютерные системы анализировали ширину, глубину и форму колеи.
Подобному контролю подвергли все основные магистрали штата. Основной сложностью было отличить те повреждения, которые вызвали шипы, от износа грузовым транспортом и обычными (нешипованными) легковыми колесами. Как оказалось, колея, вызванная каждым из этих факторов, имеет свои особенности. От шипов, например, возникают две тонкие борозды, причем вне их пределов дорога абсолютно ровная. А от остальных шин, в том числе грузовых, колеи словно продавлены, по бокам обоих углублений имеются характерные возвышения. Асфальт не стирается, а деформируется и расползается в зоны пониженной нагрузки.
Таким образом удалось выделить износ именно от шипованных шин. Например, на трассе I-5 глубина колеи от них составила 7 миллиметров. Важное уточнение: покрытие было уложено 40 (!) лет назад, по этой дороге ежедневно проходит 194 тысячи машин. Для таких обстоятельств износ просто ничтожный!
ЧТО ИЗНАШИВАЮТ?
В России средний срок службы дороги 8 лет. Для строительства дорог в США до сих пор применяют бетон – смесь песка, гравия и цемента. У нас его не используют еще со времен СССР – в нефтедобывающей стране битум дешевле. Бетонное покрытие имеет характерную особенность: в среднем через каждые 10 метров дорогу пересекают поперечные швы, заполненные битумом. Это позволяет компенсировать податливость материала и снизить влияние перепадов температуры.
На смену бетону пришел асфальтобетон – однородный черный материал, имеющий в своем составе, помимо песка, щебень, минералы и вяжущий битум, благодаря которому дорога превращается в единое полотно. Кроме того, асфальтобетон обладает лучшими сцепными свойствами. В Америке, где отдают предпочтение просто бетону, для повышения безопасности в мокрую погоду на еще не застывший верхний слой наносят неглубокие риски, отводящие воду.
ПОЧЕМУ ИЗНАШИВАЮТ?
Каждое строительство требует строгого соблюдения технологии. С этой стороны асфальтобетон более уязвим. Точности требуется много: два слоя асфальтобетона толщиной 60–80 миллиметров укладывают на подстилающий слой из песка и щебня и выдерживают минимум по трое суток каждый. Один слой асфальтобетона годится только для самых тихих улиц, где за сутки проезжает менее 3000 машин. В российской столице таких попросту нет!
На практике получается по-другому. Водители ругают дорожников за сужения, администрация города – за сроки. Но мало кто понимает, чем спешка оборачивается в будущем. Довольные водители жмут на газ по едва остывшей дороге.
Положенными 72 часами просто пренебрегают. Равно как и двухслойной технологией. Зачем тратить вдвое больше времени и материалов? Особенно когда за перерасход и несоблюдение сроков можно серьезно схлопотать.
Даже срезание и замена верхнего поврежденного слоя не дает длительного эффекта. Потому что колеи – это деформация покрытия в целом, а не только удаляемых нескольких сантиметров. Пройдет год, и новая поверхность, как копирка, проявит дефекты старой. Поэтому в Европе такая схема не применяется. Если дорога нуждается в ремонте, ее закрывают целиком. Обходится дороже, но в результате выгоднее...
ШИП ИЛИ ПШИК?
Получается, что шипованные шины – отнюдь не главный источник возникновения колейности. Да, их вклад виден после тщательной компьютерной обработки, но он минимален на фоне воздействия холода, жары, ветра, тяжелых грузовиков и других транспортных средств. Гораздо большее значение имеет качественная работа инженеров и строителей. Если все сделано грамотно, то ровная и гладкая поверхность дороги будет радовать водителей десятилетиями.
Можно ли переделать наши плохие дороги в хорошие? Успех этой затеи сомнителен. Планировка улиц российских городов, а также отсутствие реальной альтернативы у большинства междугородных маршрутов приведут к тому, что при настоящем капитальном ремонте целые районы охватит транспортный паралич. Из двух зол – отсутствие дорог и плохие дороги – выбирают меньшее. Но шипы тут определенно ни при чем…
Колея на асфальте – это, как правило, результат несоблюдения технологии его укладки.
НЕМЕЦКИЙ ПОРЯДОК
Почти на всей территории Германии использование шипованных шин запрещено с 1975 года. Но главная причина запрета – увеличение тормозного пути на чистом асфальте! Немецкие зимы мягкие: снег если и выпадает, то ненадолго. Шипы разрешены только в 15-километровой зоне у границы с Австрией, в гористой Тюрингии и еще в нескольких местах, где зимой снег или лед на дорогах – норма. Знакомые нам колеи встречаются даже на автобанах, но, конечно, не в таком масштабе. Однако службы по контролю за дорогами ищут недостатки в своей работе. В отчете Немецкого дорожного союза (Deutscher Asphaltverband) указаны основные причины образования колеи:
Ошибки при проектировании дороги; неправильный подбор состава асфальтобетонной смеси (не соответствует температуре и влажности окружающей среды);
- недостаточная связь между слоями асфальта;
- недочеты окончательного контроля.
Спросим читателей
Отчего в асфальте появляются колеи?
9% - всему виной климат
10% - от избытка машин
81% - из-за нерадивости дорожников
Глава 18. Ликвидация колей на автомобильных дорогах
18.1. Оценка характера и выявление причин колееобразования
Участки дорог с образовавшейся колеёй выявляют в процессе диагностики состояния дорог. Тогда же измеряют глубину колеи и оценивают степень её влияния на скорость и безопасность движения, исходя из которого принимают принципиальное решение о необходимости её устранения.
Руководствуясь Классификацией работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог, предварительно назначают вид ремонта. Чтобы обосновать вид ремонта и определить состав и объемы работ, необходимо выявить причины образования колеи на каждом характерном участке. Для этого следует выполнить детальные обследования каждого участка дороги, на котором намечаются ремонтные работы.
Колея образуется в результате интенсивного движения транспортных средств при высокой температуре воздуха и покрытия летом и при повышенной влажности грунтов земляного полотна весной; недостаточной сдвигоустойчивости слоев асфальтобетонного покрытия или основания, а также грунтов активной зоны земляного полотна. При этом происходит истирание верхнего слоя покрытия в полосе наката, доуплотнение или переуплотнение слоев дорожной одежды (с разрушением щебня или без него), отслаивание или выкрашивание верхнего слоя, пластическое деформирование слоев дорожной одежды.
Накопление остаточных деформаций и структурных разрушений может происходить в одном или сразу в нескольких слоях дорожной конструкции. Верхний слой покрытия расположен в зоне максимальных температурных воздействий и воспринимает наибольшую нафузку от колес транспорта. Поэтому он подвержен деформациям в наибольшей степени и чаще других является причиной образования колеи. Любой из нижележащих слоев может также быть причиной образования колеи.
Колея может быть образована в результате деформирования поперечного профиля проезжей части в виде углублений по полосам наката с гребнями или без гребней выпора. Полная глубина колеи складывается из высоты выпора и глубины впадины (рис. 18.1).
Рис. 18.1. Общий вид внешней колеи: 1 - основание колеи (дно); 2 - гребень выпора колеи; 3 - проектная поверхность покрытия; В к - ширина колеи;Н к - полная глубина колеи (Н к =h y +h г );h г - высота гребня выпора;h y - глубина впадины (углубления); 4 - граница полосы движения; 5 - середина одной полосы движения
Полевые работы по обследованию участков с колеей наиболее целесообразно проводить в конце лета или начале осени, после прекращения высоких летних температур. Обследования должны быть завершены не менее чем за 6-8 месяцев до начала ремонта. Полевые обследования выполняют в два этапа: визуальные обследования; инструментальные обследования.
Визуальный осмотр участка проводят из автомобиля, движущегося со скоростью не более 20 км/час или пешком. В местах, требующих детального осмотра и обследования, делаются остановки. Обследование дорог с раздельными проезжими частями проводят в прямом и обратном направлениях. На каждом участке определяют: интенсивность и состав движения; состояние покрытия; состояние обочин; состояние водоотводных сооружений и земляного полотна.
Описание внешнего характера колеи ведут по следующим признакам: сведения общего характера; форма и очертание краев колеи (выраженные или сглаженные); наличие гребней выпора и их характер; глубина колеи (малая - менее 20 мм, средняя 20-40 мм, глубокая - более 40 мм); ширина колеи; наличие пластических деформаций или признаков истирания материалов; виды дефектов на поверхности покрытия; неоднородность цвета и количества компонентов на поверхности (пятна битума, недостаток вяжущего, выступание щебня, избыток песка и т.д.); динамика развития колеи (колея развивается быстро или медленно); состояние покрытия вокруг колеи (сетка трещин, наплывы, шелушение и т.д.); пикетное положение и протяженность участка с колеёй (начало и конец колеи), направление движения и номер полосы.
Предварительное заключение о состоянии участка дороги и причинах образования колеи составляют на основании результатов визуального обследования и данных общего характера. В заключении указывают намеченные методы ликвидации колеи. Если причина образования колеи не может быть однозначно установлена при визуальном обследовании, назначают инструментальные обследования, в процессе которых устанавливают:
геометрические параметры колеи (глубина и ширина колеи, высота и ширина гребней выпора);
геометрические параметры дороги (ширина проезжей части, число полос движения и ширина каждой полосы, ширина обочин, продольные и поперечные уклоны);
ровность дорожных покрытий;
сцепление покрытий с колесом автомобиля;
прочность дорожной одежды.
Измерение геометрических параметров дорог с колеёй геодезическими методами применяют на стадии обследования и разработки технического проекта ремонта дороги (при необходимости фрезерования, устройства выравнивающих слоев или уширения проезжей части).
В каждом поперечнике получают отметки 5 точек (рис. 18.2): кромка проезжей части с двух сторон К 1 иK 2 середина проезжей частиС 1 иС 2 с каждой стороны; ось дороги О.
Рис. 18.2. Схема расположения контрольных точек на покрытии: К 1 иK 2 - кромка проезжей части с каждой стороны;С 1 иС 2 - середина проезжей части с каждой стороны; 1 1 и 1 2 - дно правой колеи в каждой полосе движения; 2 1 и 2 2 - вершина правой колеи; О - ось дороги
Геометрические параметры дороги замеряют через каждые 10 м по длине дороги. На участке дороги с колеёй в поперечном профиле получают две дополнительные точки, характеризующие глубину колеи: дно колеи (точка 1) и вершина колеи (точка 2). Измерения проводят по внешней, правой колее (ближе к обочине) для каждой полосы движения, на которой имеется колея. Глубину колеи рассчитывают как разность отметок точек 2 и 1.
Высотные отметки дополнительных точек 1 и 2 определяют через 20 м, для привязки колеи к продольному и поперечному профилям дороги и составления картограммы фрезерования или устройства выравнивающих слоев. При наличии данных о глубине колеи, полученных другими методами, геодезическими методами глубину колеи замеряют не реже чем 1 раз на каждые 100 м. В пикетажном журнале отмечают координаты начала и конца участка с колеей.
Оценку прочности дорожной одежды проводят на участках дороги с глубиной колеи более 35 мм или при наличии сетки трещин, свидетельствующей о возможной потере прочности одним или несколькими слоями дорожной одежды. Работы выполняют по методике ОДН 218.1.052-2002 весной. Для составления проекта могут быть использованы данные диагностики, взятые из банка данных, полученные в результате предшествующих обследований данного участка. Обследование покрытия и дорожной одежды ведут путём отбора проб вырубками прямоугольной формы размером 300300 мм или высверливанием кернов диаметром 100 мм. Наиболее целесообразно высверливать пробы при помощи специальной буровой установки. Пробой считают не менее двух образцов кернов, взятых на расстоянии не более 0,5 м один от другой (два керна - одна проба).
Отбор проб проводят с целью определения причины образования колеи в дорожной одежде (поиск слабого слоя) и оценки возможности вторичного использования материалов.
Глубина отбора проб зависит от вида и характера колеи:
при поверхностном характере колеи - глубину отбора кернов назначают равной толщине слоев асфальтобетона в дорожной одежде;
при глубинном характере колеи - глубину отбора кернов назначают равной толщине всей дорожной одежды. В этом случае необходимо взять и пробы грунта из активной зоны земляного полотна.
Рекомендуемые места отбора проб на одной полосе движения показаны на рис. 18.3. Точка 1 расположена на дне внешней колеи (ближе к обочине) примерно в середине внешней колеи. Точка 2 удалена от оси дороги либо от линии, разделяющей полосы движения, на 0,2-0,3 м. Точка 3 расположена на вершине гребня выпора. Точка 3 является дополнительной. Независимо от вида колеи, на каждом характерном участке отбирают одну контрольную пробу из точки 1 на всю толщину дорожной одежды.
Рис. 18.3. Схема отбора проб из покрытия: 1, 2, 3 - места (точки) отбора проб, расположенные в одном створе, на одной полосе движения
При поверхностном характере колеи пробы отбирают из точек 1 и 2. Точка 1 расположена на дне внешней колеи, а точка 2 - удалена от оси дороги либо от линии, разделяющей полосы движения на 0,2- 0,3 м. В одном сечении (створе) необходимо отобрать две пробы (4 керна). Максимальное расстояние между створами отбора проб по длине дороги составляет не более 500 м.
При глубинной колее, сопровождающейся выдавливанием материала из слоя с образованием гребней выпоров, дополнительно отбирают пробу кернов в самой высокой точке колеи - точка 3 (гребень выпора) через 1000 м или одну пробу на каждый характерный участок (при длине участка с колеей менее одного километра). Отобранные образны испытывают в 4 этапа: испытывают на разрушенный керн; испытывают каждый слой керна в естественном состоянии; испытывают переформованные образцы асфальтобетона; определяют свойства смесей и их компонентов.
Испытание кернов проводят на месте отбора проб в передвижной лаборатории. При ее отсутствии после визуального осмотра и маркировки (место взятия проб, дата отбора, номера створа, пробы и керна) образцы доставляют в лабораторию и испытывают в день отбора проб. Если керн не удалось отобрать на всю глубину дорожной одежды целиком (один или несколько слоев могут рассыпаться), необходимо собрать весь материал разрушенного слоя в отдельный пакет и записать толщину данного слоя в конструкции (на основании замера толщины слоя в высверленном отверстии).
Толщину слоя в конструкции замеряют с помощью глубинного щупа. В процессе испытания не переформованных кернов определяют толщину слоев по результатам измерения толщины в 3 точках с точностью до 0,5 мм. За толщину слоя принимают среднее арифметическое значение трех измерений.
Керны разделяют на отдельные слои и определяют прочность сцепления между слоями и среднюю плотность слоев дорожной одежды в кернах
- средняя плотность слоя в конструкции, кг/м 3 ;
m - масса образца в воздухе (взвешивают с точностью до 0,01 г);
V - объём образца (определяют методом гидростатического взвешивания или рассчитывают, м 3 .
Затем определяют влажность слоя в естественном состоянии (с точностью до 0,01 %) и рассчитывают водонасыщение и набухание слоев. После этого проводят испытания переформованных образцов в соответствии с действующими нормативными документами.
Материал каждого из слоев асфальтобетона (одна проба 2 керна) разогревают в термостате и изготавливают цилиндрические образцы в соответствии с п.6 ГОСТ 12801-98 , при испытании которых определяют среднюю плотность асфальтобетона; рассчитывают коэффициент уплотнения каждого слоя; определяют водонасыщение и набухание асфальтобетона, предел прочности при сжатии при температурах +50°С, +20°С и 0°С, предел прочности на растяжение при расколе, предел прочности на растяжение при изгибе и показатели деформативности, характеристики сдвигоустойчивости и водостойкость. Допускается проводить испытания ускоренным методом в соответствии сГОСТ 12801-98 , п. 21.
После проведения испытаний переформованные образцы нагревают в термостате до 80°С, превращают в смесь и определяют: истинную плотность смесей пикнометрическим методом, среднюю плотность минеральной части, пористость минерального остова и остаточную пористость, качество сцепления вяжущего с минеральной частью асфальтобетонной смеси.
Определяют состав асфальтобетонной смеси и проводят оценку качества составляющих компонентов. Для этого выполняют экстрагирование битума из асфальтобетонной смеси. Определяют количество битума в смеси и зернового состава минеральной части асфальтобетонной смеси.
После окончания экстрагирования (извлечения битума из асфальтобетонной смеси) экстракт (растворенный битум) высушивают и взвешивают компоненты смеси. При этом определяют: содержание битума в смеси из покрытия с точностью до 0,1 % и зерновой состав асфальтобетонной смеси после экстрагирования.
Качество битума после экстрагирования из смеси определяют путем следующих испытаний: глубина проникания иглы по методике ГОСТ 11501-78* ; растяжимость по методикеГОСТ 11505-75 *; температура размягчения по кольцу и шару по методикеГОСТ 11506-73* ; температура хрупкости по Фраасу по методикеГОСТ 11507-78* ; сцепление битума с мрамором или песком по методикеГОСТ 11508-74* .
Качество щебня и песка в асфальтобетонной смеси и конструктивных слоях дорожной одежды после экстрагирования определяют в соответствии с требованиями действующих стандартов. Составляют сводные ведомости состояния дорожной одежды и свойств материалов, в которые заносят средние арифметические значения всех испытанных свойств.
Анализ состояния слоев дорожной конструкции . Анализ состояния дорожной конструкции проводят в четыре стадии. На первой стадии проводят анализ однородности толщины каждого слоя в пределах одного створа в точках 1, 2 и 3. Отмечают изменения в толщине слоев. Слой, в котором отмечен разброс свойств в одном створе более чем на 10 %, считают нестабильным, подверженным пластическим деформациям. Отмечают номер створа и слой, в котором отмечены нестабильные свойства.
На второй стадии проводят анализ однородности свойств нестабильного слоя по длине участка. Для этого оценивают однородность свойств в одноимённых пробах (дно колеи или граница раздела полос движения, или гребень выпора колеи) по длине участка. Однородность свойств в одноимённых точках по длине участка подтверждает выявленную нестабильность или позволяет судить о случайности полученного результата.
На третьей стадии определяют причины потери стабильности слоев дорожной одежды путём анализа соответствия свойств, слоев дорожной одежды и составляющих их компонентов требованиям стандартов и нормативных документов.
При анализе зернового состава смесей отмечают изменения в составе смесей одного створа и отклонения в составе от проектных значений. Слои, в которых отмечено дробление щебня, или качество материалов не соответствует требованиям нормативных документов более чем на 5 %, считают слабыми, нуждающимися в укреплении или замене (полной или частичной).
Составляют ведомость нестабильных слоев дорожной одежды, в которой отмечают расположение участка на дороге, номер слоя и свойства, по которым данный слой признан нестабильным. Составляют ведомость расположения участков, материал которых не пригоден для повторного использования.
Завершающим этапом обследования участков дорог с колеей является составление заключения о качестве материалов в слоях дорожной одежды и их соответствии требованиям нормативных документов. В заключение необходимо указать места колеи, на которых обнаружены нестабильные слои, указать возможные причины потери стабильности и возможности дальнейшей работы слоя в дорожной конструкции. Следует отметить возможности вторичного использования материалов дефектных слоев в дорожной одежде и предложить способы ремонта участка дороги с колеей.
На основании данных, полученных в процессе полевых обследований и лабораторных испытаний, производят расчёт и прогнозирование возможного развития колееобразования, результаты которого позволяют обосновать решения о методе и способах устранения колеи.
