Конструкция и типы дорожной одежды.

Дорожной одеждой называют один или несколько конструктивных слоев из материалов разной прочности, воспринимающих воздействие нагрузок от движения транспорта и от климатических факторов. Ее устраивают на подготовительном земляном полотне, в проезжей части улиц и площадей и предназначается она для обеспечения безопасного и бесперебойного движения всех видов безрельсового транспорта в любое время года, поэтому поверхность ее должна быть ровной и шероховатой, обеспечивающей достаточное сцепление с колесом автомобиля.

Вертикальное давление от колес автомобиля принимают в качестве расчетного при определении толщины слоев дорожной одежды.

Горизонтальные (касательные) усилия достигают максимального значения при торможении, в начале движения и воспринимаются, главным образом, верхним слоем конструкции. Если сцепление между ними недостаточно, то верхний слой сдвигается по нижнему. Горизонтальные силы могут вызвать пластичный сдвиг материала в толще верхнего слоя, что способствует образованию волн, наплывов и в последующем, разрывов в верхнем слое. Касательные силы вызывают истирание материала на лицевой поверхности дороги.

Напряжения от колес автомобиля, возникающие в дорожной одежде, с глубиной уменьшаются (см. рис.7.1).

А)	Б)

Рис.7.1 напряжение от транспортных нагрузок в многослойной дорожной одежде:

а) эпюра вертикальных напряжений s_z;

б) эпюра горизонтальных напряжений s_x;

1 – покрытие;

2 – основание;

3 – дополнительный слой основания (подстилающий слой);

4 – грунт.

В соответствии со своим назначением верхние слои дорожной одежды должны быть наиболее прочными, хорошо сопротивляющимися ударным нагрузкам и истиранию от колес и воздействию природных факторов. Чем глубже расположены слои, тем меньше на них сказывается воздействия транспорта и климатических факторов, что позволяет применять для этих слоев менее прочные обычно более дешевые местные материалы.

В многослойной одежде различают следующие конструктивные основные слои: покрытие, основание и подстилающий слой.

Покрытие – верхняя часть, непосредственно воспринимающая воздействие колесной нагрузки, сопротивляющаяся истиранию и влиянию атмосферных факторов. Этот слой должен быть наиболее прочным. Устраивают его минимально допустимой толщины, т.к. он является наиболее дорогостоящей частью. Обычно, помимо основного слоя, покрытие состоит из слоя износа, непосредственно подвергающегося истиранию. Его толщину не учитывают при расчете конструкций дорожной одежды и заменяют по мере износа новым слоем. Обычно это асфальтобетонный слой толщиной 4 см. при пористых покрытиях, слабо сопротивляющихся воздействию природных факторов, устраивают защитный слой, состоящий из укатанной каменной мелочи (высевок прочных каменных пород), по которой разливают органические вяжущие материалы (битум, деготь), т.е. создают поверхностную обработку. Ее применяют также для повышения шероховатости гладких покрытий. Поверхностная обработка восстанавливается по мере износа.

Основание дорожной одежды – несущий слой воспринимает вертикальные нагрузки от колеса автомобиля, распределяет давление и передает его значительно рассредоточенный нижележащий подстилающий слой или непосредственно на грунт земляного полотна, если последний заменяет подстилающий слой. Основания устраивают в один или два слоя – реже многослойные. В нижний слой (слои) укладывают материалы менее прочные. Однако они должны быть достаточно морозоустойчивыми, поскольку основание может переувлажняться при перемещении влаги в земляном полотне при промерзании.

Подстилающий слой создают из верхней части земляного полотна, для чего его планируют в соответствии с проектируемыми профилями дороги и тщательно уплотняют. При этом иногда поверхностный слой земляного полотна укрепляют, используя дешевые местные материалы (шлаки, щебень, гравий, песок) или подвергают стабилизации. На подстилающий слой передается нагрузка от транспорта, поэтому способность верхнего слоя (подстилающего) земляного полотна оставаться прочным, является непременным условием прочности дорожной одежды.

При благоприятных грунтах земляного полотна (песчаных, гравелистых) в удовлетворительных гидрогеологических и климатических условиях подстилающий слой можно не устраивать. Во всех остальных случаях его устройство обязательно.

Все конструкции дорожных одежд в зависимости от их механических свойств, характера сопротивления усилиям при вертикальной и горизонтальной нагрузке и роде возникающих деформаций разделяют на:

1) жесткие, основной слой которых обладает значительным стабильным сопротивлением изгибу (цементобетонные покрытия и основания, а также различные покрытия на цементобетонных основаниях;

2) нежесткие, ни один слой которых практически не обладает сопротивлением изгибу и прочность которых существенно зависит от сопротивления грунта основания или подстилающего слоя. К ним относятся все типы дорожных одежд, кроме перечисленных в п.1.

На городских улицах и дорогах применяют следующие дорожные одежды:

- цементобетонные одежды в виде однослойных или монолитных двухслойных плит, или сборных железобетонных плит заводского производства. Для их строительства применяют высокомарочные цементы и щебень, чтобы получить бетон марки 400…500.

- Асфальтобетонные покрытия, как правило, двухслойные. Основанием для них служит цементобетонная плита, щебеночный или гравийный слой, укрепленный вяжущими материалами, битумно-минеральная смесь на уплотненном слое щебня. Подстилающий слой из крупнозернистого песка.

- Брусчатые мостовые из штучных материалов, изготовленных из камня твердых пород, при высоте брусчатки:

низкой – 90…100 мм;

средней – 110 –130 мм;

высокой – 140 –160 мм.

Применяют также литую шлаковую брусчатку тех же размеров. Основания для брусчатых мостовых могут быть из цементобетона, щебня или гравия, укрепленных вяжущим, а также в отдельных случаях из укатанного щебня или песка.

- мозаичные мостовые делают из штучных материалов, изготовленных из камня твердых пород или бетонных элементов.

- щебеночные покрытия устраивают на щебеночном, гравийном или шлаковом основании и обрабатывают вяжущими органическими и неорганическими материалами.

- грунтовые покрытия, стабилизированные органическими или неорганическими материалами, находят применение на внегородских дорогах.

Классификация основных дорожных покрытий.

Дорожные одежды для улиц должны удовлетворять многим требованиям. К ним относят: прочность, износоустойчивость, ровность, шероховатость, максимальную механизацию при строительстве, широкое использование местных строительных материалов, низкую стоимость строительства и эксплуатации дорог. Дорожные одежды в городе должны быть беспыльными, бесшумными, достаточно шероховатыми, легко поддаваться восстановлению после разрытий.

Конструкцию одежды проезжей части улицы назначают с учетом перспективной интенсивности и состава движения, категорий улицы, дороги или площади, климатических условий (см. табл. 7.2.).

Таблица 7.2

Исходя из указанных требований наиболее приемлемыми типами дорожных одежд на улицах и городских дорогах следует признать одежды с усовершенствованными типами покрытий.

Для магистральных улиц с интенсивным движением следует применять дорожные одежды с монолитными покрытиями асфальтобетонными или цементобетонными.

Конструктивными размерами дорожных одежд определяют расчетом. На улицах с небольшим движением можно применять дорожные одежды легких конструкций с их постепенным усилением по мере увеличения веса автомобилей и интенсивности движения.

Одним из решающих факторов, влияющих на выбор типа дорожной одежды, является наличие оборудования, которое способствовало бы максимальной механизации всех процессов при дорожном строительстве – изготовление смеси готовых изделий, укладка этих смесей или готовых плит и блоков в проезжую часть, операции по окончательной отделке дорожных покрытий. Окончательный выбор типов дорожных одежд зависит от экономичности, технико-экономических вариантов одежд, сравнение расходов на строительство с расходами на ремонт и транспортно-эксплуатационными затратами.

Выбор наиболее экономичного решения городской дороги возможен только при разработке нескольких вариантов проекта.

Лекция 8

Содержание и ремонт городских дорог

1. Приемка городских дорог в эксплуатацию.

По окончании строительства дорожные объекты передают эксплуатационным органам, находящихся в ведении городской администрации.

При сдаче дороги в эксплуатацию строительная организация должна представить в законченном и оформленном виде проектную документацию и исполнительные чертежи, характеризующие размеры и конструкцию построенных сооружений, качество произведенных работ.

Окончательную приемку проезжей части улиц и тротуаров в эксплуатацию производят или сразу после завершения строительства, или же по истечению 8-10 месяцев со дня окончания работ. За этот период в процессе самой эксплуатации выявляется качество проведенных работ и состояние дорожных сооружений под воздействием нагрузок. Только после приемки работ объект считается находящимся в ведении (на балансе) органов эксплуатационного надзора.

Для приемки и передачи объектов в эксплуатацию назначается специальная комиссия, в состав которой обязательно входят представители служб эксплуатации, которые проводят соответствие сооружения утвержденному проекту и материалам исполнительных чертежей, составленным в результате геодезической съемки построенного объекта; выявляют отступления от утвержденного проекта и качества применяемых основных строительных материалов. При приемке дорожных покрытий устанавливают соответствие продольного и поперечного профилей проектным данным.

Поверхность покрытия из всех видов материалов считается ровной, если при прикладывании 3-х метровой рейки вдоль оси дороги зазоры между рейкой и поверхностью не превышают 5 мм, уклоны поперечного профиля не должны отличаться от проектного на величину ±2%о.

При приемке проверяется расположение в плане люков и дождеприемников, а также прочность сопряжения с ними покрытия; при приемке асфальтобетонных покрытий проверяют состояние поверхностей (она должна быть ровной, без раковин), качество асфальтобетона определяют в лабораторных условиях по вырубленным образцам размером 20х40 см, в местах, указанной приемной комиссией; отклонение толщины покрытия от проектного не должно превышать 10%о.

Приемку покрытий тротуаров производят в зависимости от их конструкций, согласно указаниям для аналогичных покрытий проезжей части.

При приемке водостоков устанавливают соответствие проектным данным внутреннего диаметра коллектора, уклона лотка и качества заделки швов, отсутствие признаков повреждений и дефектов, особенно трещин продольных и выкрашивания, отсутствие взаимных смещений стыков отдельных труб.

2. основы организации городской дорожно-эксплуатационной службы.

Дорожное хозяйство и связанные с ним инженерные сооружения сосредоточены на компактной территории и не носят линейного характера (как это имеет место на загородных дорогах), что облегчает организацию обслуживания этой отрасли городского хозяйства.

Эксплуатация дорожно-мостового хозяйства обычно включает содержание: проезжей части улиц, площадей, тротуаров и дорожек; водосточной сети, мостов, труб, подпорных стенок, набережных и других инженерных сооружений; общих коллекторов подземных сетей, тоннелей, эстакад и других сооружений, обеспечивающих пересечение транспорта в разных уровнях, пешеходных переходов.

В состав эксплуатационной службы дорожно-мостового хозяйства входит очистка улиц в летнее и зимнее время. Структура службы эксплуатации дорожно-мостового хозяйства находится в прямой зависимости от площади дорог и типа покрытий, протяженности водосточной сети, количество мостов и других инженерных сооружений.

В зависимости от объема объектов иногда создаются отдельные дорожные, мостовые и водосточные эксплуатационные участки.

3. содержание городских дорог.

Поддержание проезжей части улиц в состоянии, обеспечивающем бесперебойное движение транспорта, достигается путем своевременного необходимого ремонта и регулярного ухода за ней в течение года.

Летом всю поверхность улицы необходимо регулярно, не мене 2-х раз в сутки тщательно подметать, промывать и поливать. Это связано с тем, что при интенсивном движении возрастает количество пыли в воздухе. Применяют следующие основные способы борьбы с пылью:

- подметание улиц после смачивания их поверхности;

- поливка покрытий и тротуаров;

- мойка покрытий и тротуаров специальными машинами водой, находящейся под давлением.

В простейшем случае проезжие части улиц и тротуаров поливают водой из гибких шлангов, присоединенных к разводящей сети, питающейся от городского водопровода. Расход воды при поливке улиц составляет 0.15 – 0.25 л/м², при мойке – 0.8…1.2 л/ м². Мойку производят только усовершенствованных покрытий.

Борьбу с возникновением пыли при движении транспорта можно вести гигроскопическими материалами, связывающими частицы пыли и препятствующими их поднятию в воздух.

Механизированная уборка улиц осуществляется с помощью подметально-уборочной и поливочной техники.

Подметально-уборочные машины предназначены для подметания улиц, сбора и уборки мусора. Среда них различают машины, увлажняющие покрытие при сметании мусора и машины сухого действия, сметающие мусор к лоткам проезжей части или со сбором его в бункера. Основные рабочие органы подметально-уборочных машин представляют собой щетки: цилиндрические на горизонтальной оси и круглые (лотковые) на вертикальной оси.

Поливочно-моечные машины предназначены для поливки и мойки улиц, но они с успехом могут быть использованы для распыления обеспыливающих растворов, подметания сухого мусора, а в зимнее время при соответствующем переоборудовании – для сметания и сгребания снега. Основные рабочие органы поливочно-моечных машин – системы для воды, система трубопроводов, насосы, поливочные распылители, моечные насадки. Эти машины применяют также для поливки зеленых насаждений.

В зимнее время с проезжей части и тротуаров снег убирают при помощи автощеток. Для одновременной очистки и погрузки снега используют специальный снегоочиститель с элеватором- подъемником, посредством которого снег сбрасывается в транспортные средства для удаления от места очистки. Во время гололедицы лед скалывают, а проезжую часть улиц и тротуаров посыпают песком.

Технология зимней уборки предусматривает следующее:

- во время снегопадов сметание и сгребание снега на сторону с проезжей части улиц и площадей, обваловывание его, посыпку проезжей части улиц в местах, где остался утопленный ездою снег, удаление снега;

- во время гололедицы – сплошную посыпку песком полос движения транспорта на улицах и дорогах; для сгребания и окучивания снега в валы предназначены снегоочистительные машины. При сплаве снега по водосточной и канализационной сетям эти машины используются для сброса снега в приемные колодцы.

Снегоочистительные машины подразделяют на плужные, оборудованные плугами (отвалами), и совковые, оборудованные совками. Плуги и совки монтируют на грузовых автомобилях, поливочно-моечных машинах, тракторах-тягачах. Иногда на автомобилях монтируют подметальные щетки, с помощью которых сметают снег, оставшийся после уборки плугом.

Производительность снегоочистительных машин зависит от расстояния перемещения снега и толщины снегового покрова. Снеговые плуги на автомобилях сгребают и окучивают снег при высоте вала до 0.6 м, плуги на тракторах – до 1 м, совки – до 1.2 м. Расстояние передвижки снега может достигать 300 м.

Роторные снегоочистители и снегоразгрузчики используют для отбрасывания снега на расстояние до 25 м.

Гололедица чаще всего возникает при колебаниях температуры воздуха от –3 до +3^ос при этом коэффициент сцепления уменьшается до 0.1…0.15.

Для борьбы с гололедицей обледеневшие покрытия поливают соленой водой или распыляют по ним гигроскопические соли – хлористый кальций и хлористый натрий. Для увеличения сцепления по проезжей части улиц рассыпают песок. Растворы хлоридов применяют не только для расплавления льда на поверхности тротуаров и проезжих частей, но и для удаления льда и снежной корки, а также для более надежного закрепления инертных материалов, рассыпаемых по поверхности покрытий во время гололедицы. Для россыпи, кроме песка, применяют гарь, иногда золу. Наилучший эффект дает использование мелких высевок, получаемых дроблением прочных каменных материалов.

Применение даже концентрированных растворов соли не оказывает разрушающего воздействия на покрытие, но попадая на металлические части автомобилей, растворы гигроскопических солей способствуют их коррозии. Для приготовления рассола обычно берут 0.3 кг хлористого кальция на 1 л воды. Для песка и каменных высевок с содержанием влаги до 4% рекомендуется на 1 м³ добавлять 20 кг NaCl или CaCl₂, а для шлако-зольных материалов – 30 кг хлористого натрия на 1 м³.

Пескоразбрызгиватели по конструкции делятся на: рюмочные, смонтированные на специальной оси (прицепляют к любому грузовому автомобилю); подвесные с механическим подвижным дном, производящим медленную подачу песка, стационарные дисковые с особым устройством для подачи песка.

Дорожно-эксплуатационные службы ответственны за разметку проезжей части. Полосы проезжей части улиц на перекрестках и площадях, предназначенные для пешеходных переходов, выделяют условными знаками, нанесение которых осуществляется окраской одежды или устройством цветных плиток из термопласта.

Поверхность асфальтобетонных покрытий целесообразно окрашивать при помощи механизмов только в сухую погоду при температуре воздуха не менее +15^оС. большой интерес представляет применение стеклянных шариков диаметром от 0.2 до 0.75 мм. Стеклянные шарики, рассыпанные по свежевыкрашенной поверхности асфальта и вкатанные в него, отражают лучи фар автомобилей, благодаря чему эта поверхность становится хорошо различимой в ночное время.

Иногда взамен окраски покрытий укладывают блоки или плитки из цветных бетонов. Особенно заметны водителям и пешеходам места, окрашенные под «зебру».

Для ориентировки водителя в движении устанавливают дорожные знаки, которые делятся на 4 группы:

- предупреждающие о том, что надо повысить внимание и постепенно снизить скорость до предела, обеспечивающего в случае необходимости остановку транспорта в зоне от знака до конца опасного участка;

- запрещающие полное или частичное движение отдельных видов транспорта, начиная от места их остановки и дальше по ходу движения;

- предписывающие знаки, которые разрешают движение только в определенных направлениях или только транспортных средств определенного вида;

- указательные, показывающие водителю, в каких направлениях разрешается движение.

- На сложных пересечениях улиц или дорог для водителей устанавливают плакаты со схемами движения на данном пересечении.