Уширение дорожной одежды и укрепление обочин

Одной из главных задач при реконструкции автомобильных дорог является повышение обеспеченной дорогой скорости, пропускной способности и безопасности движения.

Наиболее распространенной мерой решения этих задач служит увеличение ширины укрепленной поверхности дороги, которое может быть достигнуто различными способами: уширением проезжей части, т.е. дорожной одежды; устройством укрепленной краевой переходной полосы; укреплением обочин; комбинацией из двух или трех перечисленных способов. Установлено, что режим и безопасность движения автомобилей имеют прямую зависимость от ширины укрепленной поверхности дороги, которая обеспечивает размеры психологически безопасного коридора [1].

Для повышения скорости и безопасности движения устройство краевых укрепленных полос и обочин соизмеримо с увеличением ширины проезжей части, хотя конструкция дорожных одежд на краевой полосе и на обочине существенно отличается по толщине от конструкции дорожной одежды на проезжей части.

Поэтому при назначении величины и способа уширения укрепленной поверхности необходимо рассматривать и сравнивать экономически все возможные варианты решения этой задачи с учетом технологических особенностей выполнения работ при различных конструктивных решениях.

Установлено, что необходимая для обеспечения удобного и безопасного движения ширина укрепленной поверхности двухполосных дорог с интенсивным движением составляет 8,5 - 9,0 м. Это требование соблюдено на дорогах с шириной проезжей части 7 - 7,5 м и шириной краевых полос 0,5 - 0,75 м или укрепленных каменными материалами, обработанными органическими или минеральными вяжущими.

Однако на многих существующих дорогах ширина укрепленной поверхности не отвечает требованиям СНиП. На этих дорогах в процессе ремонта, частичной или полной реконструкции в первую очередь производится уширение проезжей части или устройство краевых укрепленных полос с укреплением обочин. Величина уширения проезжей части, как правило, составляет от 0,3 до 1,5 м. Такое уширение проезжей части и устройство краевых укрепленных полос производятся без уширения земляного полотна, за счет уменьшения ширины обочин.

На некоторых дорогах II категории с высокой интенсивностью движения при ограниченных финансовых ресурсах дорожные организации иногда принимают паллиативное решение: уширение проезжей части на одну полосу движения за счет уменьшения ширины обочин без уширения земляного полотна. В этом случае дорога имеет трехполосную проезжую часть, на которой несколько снижается безопасность движения, но возрастает пропускная способность. Узкие обочины нужно тщательно укрепить материалами, обработанными вяжущим. Такое решение дает возможность временно продолжить эксплуатацию дороги до момента ее полной реконструкции и тем самым отдалить крупные единовременные затраты.

При полной реконструкции автомобильной дороги II категории наиболее рациональным решением является перевод таких дорог в I категорию, т.е. двухстороннее симметричное уширение проезжей части с добавлением четного количества полос движения и одновременным уширением земляного полотна или строительство новой проезжей части на отдельном земляном полотне.

Наиболее сложную задачу при уширении проезжей части представляет собой надежное сопряжение существующей и уширяемой частей дорожной одежды. При выборе конструкции дорожной одежды на полосе уширения необходимо соблюдать ряд требований.

Конструктивные слои уширения для лучшего сопряжения должны быть близки по толщине и качеству материалов к слоям существующей одежды. На уровне слоя из разрушенного цементобетона на полосе уширения может быть уложен прочный щебень.

Прочность полосы уширения должна быть равна прочности остальной части дорожной одежды. При укладке слоев одежды на уширении нужно тщательно контролировать степень уплотнения. После устройства дорожной одежды на уширении перекрывают всю проезжую часть, включая существующую дорожную одежду, слоем асфальтобетона с таким расчетом, чтобы продольный стык на нем не совпадал (в плане) с точками сопряжения существующей и уширяемой дорожных одежд.

Для предотвращения образования отраженных трещин под зоной сопряжения существующей и уширяемой дорожных одежд укладывают армирующую прослойку из жестких, обладающих минимальной растяжимостью синтетических материалов (сеток).

Верхний слой асфальтобетона, перекрывающий всю проезжую часть, целесообразно устраивать из полимерасфальтобетонной смеси.

При выборе конструкции краевых полос для дорожных одежд нежесткого типа определенное предпочтение следует отдавать краевым полосам из материалов, обработанных минеральными вяжущими, в том числе цементом. Такая краевая полоса обладает высокой механической прочностью и устойчивостью, более светлым цветом, что способствует повышению безопасности движения; кроме того, упрощается технология устройства краевой полосы из монолитного цементобетона благодаря применению узкозахватных бетоноукладчиков (типа Гомако и др.).

При уширении дорожной одежды с цементобетонным покрытием (аналогичной одежде на МКАД) целесообразно существующую и уширяемую проезжие части перекрывать слоем усиления из непрерывного армированного бетона минимальной толщины (порядка 10 см). При качественном выполнении работ срок службы непрерывно армированных покрытий превышает 45 лет при незначительных затратах на ремонт и содержание. Такие конструкции наиболее эффективны при интенсивном движении автомобилей, основную часть которых составляют тяжелые грузовые автомобили. Наиболее целесообразно применение этих конструкций на подходах и обходах крупных городов и на дорогах высших категорий.

При двухстороннем уширении дорог без разделительной полосы (ниже I категории) ось проезжей части после реконструкции совпадает с осью проезжей части до реконструкции.

В этом случае поперечный профиль проезжей части обычно сохраняется, но ширина полосы уширения большей частью невелика. Так, например, при реконструкции дороги III категории, имеющей проезжую часть 7,0 м (без краевой полосы), получают дорогу II категории с краевой полосой (ширина укрепленной поверхности 9,0 м), полоса уширения с каждой стороны составит 1,0 м. А если дороги III категории имеют краевую полосу, то ширина полосы уширения уменьшается до 0,5 м.

Устройство дорожной одежды на краевых полосах и на обочинах по типу существующей дорожной одежды начинают с отрывки траншеи, которую рационально выполнять экскаваторами непрерывного действия цепного или роторного типа (табл. 1). Это значительно повышает ровность дна траншеи, производительность и качество работ.

Распределение и укладку несвязных материалов нижних слоев можно выполнять экскаваторами одноковшовыми с емкостью ковша 0,1 - 0,25 м или минипогрузчиками (типа Бобкат).

Уплотнение материалов можно эффективно выполнять виброплитами (отечественного или зарубежного производства) (табл. 2).

Распределение и укладку верхних слоев (из различных смесей) рационально выполнять укладчиком типа ДС-76 с уплотняющим оборудованием по типу асфальтоукладчика.

Укладка узких полос уширения достаточно сложна технологически. С краев существующей проезжей части устраивают ровики (траншеи) аналогично приведенному на рис. 23. Для устройства таких ровиков возможно применение отвала автогрейдера со специальной накладкой (рис. 24).

Уплотнение материала на полосе уширения малой ширины может осуществляться специальным катком (рис. 25).

При одностороннем уширении технология строительства этой полосы несколько упрощается, так как возможно применение той же дорожно-строительной техники, что и при новом строительстве. Однако ось новой проезжей части в процессе реконструкции приходится смещать, что требует дополнительных затрат на укладку выравнивающего слоя.

Устройство дорожной одежды на краевых полосах и на обочинах можно выполнять однопроходной грунтосмесительной машиной (по типу ДС-162) с шириной обработки рабочими органами, соответствующей данной автомобильной дороге. Глубина обработки должна соответствовать толщине дорожной одежды и слоя усиления, если усиление не распространяется на краевые полосы и обочины, с учетом проектных значений поперечных уклонов и запаса на уплотнение.

Использование местных грунтов и материалов, обработанных комплексными вяжущими, по такой технологии позволяет сэкономить от 20 до 35 % стоимости производства работ.

Как правило, одновременно с уширением производят и усиление существующей дорожной одежды.

На рис. 26 приведена схема уширения с последующим усилением слоя асфальтобетона реконструируемой дорожной одежды переходного типа.

Рис. 23. Уширение дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием:

а - дорожная одежда до уширения; б - ровик для уширения дорожной одежды; в - уширенная дорожная одежда; 1 - верхний слой асфальтобетона; 2 - нижний слой асфальтобетона; 3 - основание существующей дорожной одежды; 4 - дополнительный слой основания; 5 - дополнительный слой основания в зоне уширения; 6 - основание в зоне уширения; 7 - асфальтобетон нижнего слоя в зоне уширения

Рис. 24. Отвал автогрейдера со специальной накладкой для рытья бокового ровика (траншеи) для уширения проезжей части:

1 - отвал автогрейдера; 2 - накладка, укрепляемая на болтах; 3 - нож; 4 - грунт, вырезанный в ровике; 1’ - 4’ - слои существующей дорожной одежды

Рис. 25. Уплотнение материалов на полосе уширения

Рис 26. Схема уширения и усиления переходного покрытия:

а - подготовка ровика для уширения; б - уширение и усиление при основании из щебня; в - то же при основании уширения из камня; 1 - кирковка существующего покрытия на глубину 5 - 7 см; 2 - старое покрытие (щебеночное, гравийное); 3 - песчаный слой, 4 - присыпка обочины и земляного полотна; 5 - асфальтобетон; 6 - уширение и утолщение новым щебнем; 7 - то же старым щебнем; 8 - поперечный слой уширения; 9 - уширение и утолщение щебнем

Таблица 1

Технические параметры экскаваторов непрерывного действия

Таблица 2

Технические параметры виброплит

уширении существующей проезжей части на дорогах I категории большей частью это уширение осуществляют на одну, две, а иногда и более полосы движения шириной по 3,75 м. Технология строительства таких полос близка технологии нового строительства и вызывает меньше организационных затруднений, чем строительство узкой полосы. Однако здесь, как и во всех случаях уширения, большое значение имеет прочность сопряжения существующей дорожной одежды с новой конструкцией.

Качество такого сопряжения обеспечивается в определенной степени применением близкой конструкции полосы уширения и существующей дорожной одежды, а также сплошным слоем усиления по всей полосе проезжей части. При этом не следует допускать, чтобы продольный стык полос укладки асфальтобетона при устройстве слоя усиления проходил над сопряжением старой одежды и полосы уширения.

В случае уширения существующего цементобетонного покрытия или основания хорошее качество сопряжения с цементобетонной полосой уширения дает конструкция, приведенная на рис. 27. Однако эта конструкция достаточно сложна технологически.

Большой опыт реконструкции автомагистрали I категории дают работы, осуществляемые на Московской кольцевой автомобильной дороге (МКАД).

Полоса уширения включает два слоя укатываемого бетона с прослойкой битумной эмульсии, технологический слой щебня и песчаный морозозащитный слой. Затем по всей ширине проезжей части строят двухслойное асфальтобетонное покрытие, причем верхний слой - из смеси на модифицированном битуме.

Было рассмотрено несколько вариантов конструкции усиления дорожной одежды (рис. 28).

Рис. 27. Уширение цементобетонного покрытия с обеспечением связи полосы уширения с существующим покрытием:

1 - цементобетонная полоса уширения; 2 - существующее цементобетонное покрытие; 3 - арматурный стержень

Рис. 28. Конструкции дорожной одежды, принятые при реконструкции МКАД:

а - на участках дороги с продольным уклоном от 0 до 3 ‰; б - на участках дороги с продольным уклоном более 3 ‰; 1 - непучинистый или слабопучинистый грунт земляного полотна; 2 - укрепление обочин подобранным щебеночным материалом слоем толщиной 0,23 м; 3 - ограждение; 4 - укрепление обочин растительным грунтом слоем толщиной 0,23 м; 5 - бордюр

Расчетная приведенная интенсивность движения на одну наиболее нагруженную полосу, исходя из общей интенсивности и состава движения, на расчетный 2015 год составит 6045 автомобилей в сутки с нагрузкой на ось 100 кН (10 тс). Указанной приведенной интенсивности движения соответствует требуемый модуль упругости Еф = 320 МПа.

В результате технико-экономического сравнения вариантов конструкций дорожных одежд для уширения МКАД принята следующая дорожная одежда:

· верхний слой покрытия из плотного асфальтобетона из горячей мелкозернистой щебеночной смеси типа А, I марки (ГОСТ 9128-84) на дробленом (или природном с добавлением дробленого песка) гранитном щебне М-1200, с 1997 г. на габбродиабазном щебне и модифицированном битуме на основе ДСТ (ТУ 35-1669-88), толщиной 8 см;

· нижний слой покрытия из пористого асфальтобетона из горячей крупнозернистой щебеночной смеси, I марки (ГОСТ 9128-84), на гранитном щебне М-1200, толщиной 0,08 см (с 1996 г, из плотного асфальтобетона типа Б, I марки (ГОСТ 9128-84);

· основание из высокопористого асфальтобетона из горячей крупнозернистой смеси, I марки, на гранитном щебне М-1200, толщиной 10 см (с 1996 г. из пористого асфальтобетона горячей крупнозернистой смеси, I марки на гранитном щебне М-1200, толщиной 10 см);

· основание из укатываемого цементобетона М-100 (Вbtb 1,6; Рu 20) (ТУ 218 РСФСР 620-90) на известняковом щебне М-600, укладываемом в два слоя толщиной 0,18 и 0,15 м, с разделительной прослойкой между слоями из битумной эмульсии или помароли; дополнительный слой основания из песка (ГОСТ 8736-85), толщиной 0,5 - 0,8 м с устройством по нему технологического слоя из известнякового щебня М-600 фракций 40 - 70 мм толщиной 0,1 - 0,15 м.

Опыт эксплуатации реконструированных участков МКАД показал, что на ряде участков в месте сопряжения существующей проезжей части с полосой уширения появилась продольная трещина.

Для предотвращения образования продольной трещины в месте стыковки старой и вновь пристраиваемой дорожной одежды разработаны варианты стыковых соединений (рис. 29).

Усиление существующей дорожной одежды производится слоем покрытия из плотного асфальтобетона из горячей мелкозернистой щебеночной смеси типа А I марки, толщиной 6 см на выравнивающем слое из той же смеси, толщиной 2 см.

При производстве работ на МКАД применяли наиболее совершенные дорожные машины, в том числе широкозахватные асфальтоукладчики со следящей системой для обеспечения ровности, а также виброкатки массой 8 - 10 т для уплотнения.