Оценка характера и выявление причин образования колеи

Чтобы обосновать вид ремонта и определить состав и объемы работ, необходимо выявить причины образования колеи на каждом характерном участке.

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 слоёв 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 нагрузку 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. 9.17).

Полевые работы по обследованию участков с колеей наиболее целесообразно проводить в конце лета или начале осени, после прекращения высоких летних температур. Полевые обследования выполняют в два этапа: визуальные обследования; инструментальные обследования.

Рис. 9.17. Общий вид внешней колеи:

1 – середина одной полосы движения; 2 – гребень выпора колеи; 3 – основание колеи (дно); 4 – проектная поверхность покрытия; 5 – граница полосы движения; 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)

Визуальные обследования участка проводят из автомобиля, движущегося со скоростью не более 20 км/ч, или пешком. В местах, требующих детального осмотра и обследования, делают 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.

При описании внешнего характера колеи должны быть отражены следующие данные:

• 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.

В каждом поперечнике получают отметки 5 точек (рис. 9.18): кромка проезжей части с двух сторон (К₁ и К₂), середина проезжей части (С₁ и С₂) с каждой стороны; ось дороги (О).

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 1₁ и 1₂) и вершина колеи (точка 2₁ и 2₂). 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, 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.

Обследование покрытия и дорожной одежды ведут путём отбора проб вырубками прямоугольной формы размером 300×300 мм или высверливанием кернов диаметром 100 мм.

Рис. 9.18. Схема расположения контрольных точек на покрытии:

К₁ и К₂– кромка проезжей части с каждой стороны; С₁ и С₂ – середина проезжей части с каждой стороны; 1₁, 1₂ – дно правой колеи в каждой полосе движения;

2₁, 2₂ – вершина правой колеи; О – ось дороги

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.

Отобранные образцы испытывают в 4 этапа:

• на разрушенный керн;

• каждый слой керна в естественном состоянии;

• 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 непереформованных кернов определяют толщину слоёв по результатам измерения толщины в трех 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 слоёв дорожной одежды в кернах.

Затем определяют влажность слоя в естественном состоянии (с точностью до 0,01 %) и рассчитывают водонасыщение и набухание слоёв.

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 при испытании которых определяют среднюю плотность асфальтобетона; рассчитывают коэффициент уплотнения каждого слоя; определяют водонасыщение и набухание асфальтобетона, предел прочности при сжатии при температурах +50; +20 и 0 ^оС, предел прочности на растяжение при расколе, предел прочности на растяжение при изгибе и показатели деформативности, характеристики сдвигоустойчивости и водостойкость. Допускается проводить испытания ускоренным методом.

После проведения испытаний переформованные образцы нагревают в термостате до температуры 80 ^оС, 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.

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. 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, слоёв 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 (четвертая стадия) 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 образования колеи, результаты которого позволяют обосновать решения о методе и способах устранения колеи.