Перестройка дорожных одежд переходного типа

К дорожным одеждам переходного типа относятся одежды, имеющие гравийные или щебеночные покрытия, а также покрытия из грунтов и местных малопрочных каменных материалов, обработанных вяжущими. К этому же типу относятся мостовые, доля которых в настоящее время весьма незначительна. Такие дорожные одежды устраивают на дорогах IV и V категорий при интенсивности движения до 300 авт./сут. в районах с сухим и жарким климатом и до 500 авт./сут. с умеренным климатом. На дорогах с интенсивностью движения свыше 500 авт./сут. следует применять покрытия из гравийных или щебеночных материалов, обработанных органическими вяжущими.

В составе дорог общего пользования Российской Федерации по состоянию на 01.01.1995 г. имелось 157350 км дорог с дорожными одеждами переходного типа, что равно 30,3 % всей протяженности дорог.

В Финляндии протяженность гравийных дорог 29000 км, что составляет 37 % всей протяженности дорог общего пользования [24].

Основные преимущества дорожных одежд переходного типа состоят в возможности широкого использования местных материалов, простоте технологии строительства и как следствие в низкой стоимости.

Недостатками таких одежд являются невысокая прочность и долговечность, появление деформаций и разрушений, а также пылимость гравийных и щебеночных покрытий. Поэтому при повышении интенсивности движения (более 500 авт./сут) переходные покрытия, как правило, перестраивают.

В зависимости от состояния дорожной одежды, фактической и ожидаемой интенсивности движения назначают вид работ по реконструкции гравийных, щебеночных и других покрытий переходного типа.

Существуют два основных вида перестройки покрытий переходного типа:

· восстановление и усиление гравийного или щебеночного покрытия путем устройства нового слоя из гравия или щебня или путем добавления нового гравия или щебня с перемешиванием со старымматериалом для улучшения его фракционного состава;

· ремонт существующего гравийного или щебеночного покрытия и устройство нового слоя из материалов, обработанных органическими или минеральными вяжущими, и тем самым перевод дорожной одежды из переходного типа в дорожную одежду облегченного типа. В этом случае старая дорожная одежда становится основанием.

Встречается и такой вариант, когда существующая дорожная одежда из гравия или щебня полностью разбирается и заменяется новой. Такое решение обычно принимают в том случае, если существующее покрытие значительно разрушено, применен слабопрочный материал, который в процессе эксплуатации сильно загрязнен.

В каждом конкретном случае решение принимается после детального обследования и анализа состояния существующей дорожной одежды, в процессе которого определяют прочность дорожной одежды, фракционный зерновой состав каменного материала и его физико-механические показатели, содержание пылеватых и глинистых частиц, а для грунтов тип, число пластичности, влажность, гранулометрический состав и другие показатели.

С учетом фактических показателей состояния дорожной одежды, интенсивности и состава движения, грунтово-геологических и гидрологических условий определяют требуемую прочность и конструкцию дорожной одежды, а также способ использования старой дорожной одежды.

Простейший способ перестройки гравийного или щебеночного покрытия состоит в его сплошном выравнивании и усилении.

Технология работ включает следующие операции:

· перестройку дорожной одежды в местах пучин, просадок, проломов и глубоких колей;

· очистку поверхности покрытия от грунта, пыли, грязи и мусора;

· киркование проезжей части на глубину наибольших неровностей, но не менее чем на 4 - 5 см. Перед киркованием в сухую погоду покрытие поливают водой в количестве 6 - 12 л/м2; предварительное профилирование;

· вывоз на покрытие новой гравийной или щебеночной смеси подобранного состава в количестве от 200 до 800 м3/км;

· распределение смеси автогрейдером, профилирование и уплотнение;

· подсыпку грунта на обочины, разравнивание и уплотнение.

Для усиления применяют гравийную или щебеночную смесь оптимального гранулометрического состава с размером зерен 0 - 20 мм или 0 - 40 мм, марка щебня из изверженных и метаморфических пород по прочности не ниже 600 для дорог V категории и 800 для дорог IV категории, а из осадочных пород соответственно 400 и 600. Марка гравия и щебня из гравия Др16 и Др12 для дорог V и IV категорий [31].

При невозможности получения из карьера гравийных смесей требуемого зернового состава их готовят в карьере или на месте (на дороге) путем добавления и тщательного перемешивания отдельных фракций.

В процессе уплотнения рекомендуется поливать материал водными растворами гигроскопических солей 20 - 30 %-ной концентрации с нормой расхода 2 - 3 л/м2. Это позволяет получить плотное, прочное, устойчивое и непылящее покрытие.

Уплотнение производят вначале самоходными катками с гладкими, вальцами массой 5 - 8 т (прикатка), а затем такими же катками массой 10 т и более (укатка).

Окатанный гравийный материал старого покрытия уплотняется с большим трудом, поэтому в него добавляют 25 - 30 % дробленого гравия или щебня.

В настоящее время в процессе реконструкции дорог гравийные, щебеночные и другие типы переходных покрытий перестраивают в покрытия облегченного усовершенствованного типа с устройством слоев усиления или защитных слоев из материалов, обработанных вяжущими, технология таких работ показана на рис 34 и 35.

Технологический процесс реконструкции (рис. 36) начинается с разбивки трассы и закрепления реперных точек (1), причем одновременно с этим проводится установка копирной струны для систем автоматического управления рабочими органами машин или монтаж лазерных систем на машины.

Далее технологический процесс включает:

а) измельчение слоя на проектную толщину (2а) или измельчение только выступающих неровностей (2б);

б) профилирование слоя (4);

в) обогащение разнопрочных материалов (3);

г) устройство слоев усиления пропиткой (5) или смешением (6);

д) устройство поверхностной обработки (9) или укладку слоя нового асфальтобетона (10). После обогащения материал может быть уложен в слой (7) либо обработан предварительно в установке вяжущими (8) или вяжущими пропиткой (5) или смешением на полотне дороги (6).

Использование машин, оснащенных автоматическими системами различного типа, не только повышает качество и производительность распределения и укладочных операций, но и в значительной степени (10 - 20 %) приводит к экономии материалов при обеспечении высокой точности (± 3 - 5 мм) соблюдения геометрических параметров слоев.

Кроме этого, значительно повышается качество таких технологических операций, как измельчение, перемешивание, уплотнение, так как постоянство геометрии слоя обеспечивает однородность и равномерность свойств материала в слое и ровность слоя.

Часто верхний слой реконструируемой дорожной одежды представляет собой дисперсный материал с остаточным слоем асфальтобетонного покрытия (3 - 4 см) (щебень, гравий, щебеночно-гравийные, песчано-гравийные смеси и т.д., в том числе обработанные вяжущими).

Рис. 34 Технологическая схема устройства основания из грунтов и каменных материалов, обработанных в карьере:

1 - самосвал; 2 - автогрейдер; 3 - профилировщик; 4 - грунтосмеситель, 5 - каток: 6 - гудронатор; 7 - копирная струна

Рис. 35 Технологическая схема устройства основания из грунтов, обработанных на полотне дороги:

1 - копирная струна; 2 - профилировщик; 3 - цементовоз-распределитель; 4 - автоцементовоз; 5 - поливочно-моечная машина; 6 - грунтосмеситель; 7 - каток комбинированный, 8 - каток на пневматических шинах; 9 - автогудронатор

Рис. 36. Графосхема технологии производства работ по реконструкции дорожной одежды переходного типа

Для последующего укрепления и усиления этого слоя требуется провести только его частичное измельчение в неровных местах и распределение смеси под проектную отметку. В этом случае можно использовать автогрейдер с рыхлителем, однако более рационально применить профилировщик типа ДС-161. При этом за один проход обрабатывается слой шириной 3,5 м с ровностью ±5 мм, а излишний материал может быть отсыпан в валик на обочине или погружен в самосвал. Далее из самосвала материал может быть подсыпан в низких местах.

При необходимости обогащения материалов рабочие органы профилировщика устанавливаются на нижнем уровне слоя, т.е. осуществляется за один проход разрушение, измельчение и погрузка материала всего слоя в самосвал. Далее материал доставляется на классификатор барабанного типа, где разделяются прочный каменный материал, песок и глинистые частицы.

Применение профилировщика ДС-161, однопроходной грунтосмесительной машины ДС-162 с шириной обработки 3,5 м позволяет производить реконструкцию дорожной одежды без закрытия движения транспорта и без устройства объездной дороги. Эти машины могут выполнять весь цикл технологических операций на полотне дороги поточным методом, требуется только применение тяжелых катков для окончательного уплотнения и распределителей порошкообразных вяжущих типа ДС-159 (для цемента).

Смешение на дороге может выполняться машинами разных модификаций:

· однопроходной грунтосмесительной машиной ДС-162 (измельчение, перемешивание с порошкообразными и жидкими вяжущими, дозирование и распределение жидких вяжущих, предварительное уплотнение за один проход);

· профилировщиком ДС-161 (измельчение, перемешивание - собирание в валик и погрузка на систему транспортеров, отсыпка в валик - за первый проход, распределение смеси из валика в слой - за второй проход). Профилировщик при этом оснащается системой дозирования и распределения жидких компонентов;

· профилировщиком ДС-161 (измельчение, сухое перемешивание, погрузка смеси) в смеситель типа Д-370, где выполняется дозирование порошкообразных и жидких вяжущих, перемешивание смеси и выгрузка в виде валика на полотно дороги, затем профилировщиком ДС-161 при обратном проходе производится распределение смеси из валика в слой.

Пропитка может осуществляться как органическими, так и неорганическими вяжущими.

Технология пропитки органическими вяжущими включает последовательное выполнение операций:

· измельчение слоя указанными выше машинами;

· подвоз и распределение вяжущего гудронатором;

· подвоз и распределение фракций каменного материала мельче основной фракции материала в слой автогрейдером, прикатка катками и снова повторение технологических операций только с каменными материалами более мелких фракций.

Пропитку можно осуществлять на щебне марки не ниже 800 из изверженных пород и не ниже 600 из осадочных пород. Если обрабатываемый слой будет использоваться как основание, то можно уменьшить марку щебня на одну ступень. Глубина обработки измельчения должна составлять 0,9 от проектной толщины, но не менее 1,5 размера максимальной фракции щебня при его содержании до 30 %. Объем каждой следующей фракции щебня составляет 0,9 - 1,1 м3 на 100 м2. Расход органического вяжущего составляет 1,0 - 1,1 л/м2 на каждый см толщины слоя, а для покрытия 1,5 - 2,0 л/м2 дополнительно. Особенности производства розлива вяжущего в несколько приемов следующие: 1-й розлив - 50 % (для битумной эмульсии - 70 %), 2-й розлив - 30 %, 3-й розлив для битума - 20 % Битумная эмульсия рассчитывается на содержание битума.

Если щебень сухой (температура воздуха больше 20 °С), его увлажняют (8 - 10 л/м2). Битум при этом можно применять только после подсыхания щебня, а эмульсию - сразу. Все работы по рассыпке и уплотнению щебня выполняют до остывания вяжущего. Движение можно открыть через 1 - 3 суток при использовании эмульсии и через 10 суток при использовании битума.

Пропитка щебеночных (гравийных) оснований пескоцементной смесью, приготовленной в установках типа ДС-50А, ДС-50Б, Д-370, ДС-174 или на бетонных заводах, осуществляется в двух основных режимах: сухом (смесь имеет влажность меньше оптимальной на 20 - 40 %) и переувлажненном (влажность больше оптимальной на 20 - 40 %). В первом случае щебень должен быть сухой, а во втором увлажненный, по норме 3 - 10 л/м2. Уплотнение может осуществляться разными катками в зависимости от необходимой толщины слоя пропитки: до 5 см - пневмошинным катком за 14 - 20 проходов по одному следу, до 7 см - вибробрусом профилировщика ДС-108 при одновременном распределении за один проход, до 10 см - виброкатком за 2 - 4 прохода по одному следу, 17 см - кулачковым катком за 13 - 15 проходов по одному следу.

Смешение щебня с пескоцементной смесью можно выполнять по указанным выше технологиям профилировщиком ДС-161 или однопроходной грунтосмесительной машиной ДС-162. Причем в отличие от пропитки смесь применяется и распределяется с оптимальной влажностью, а в случае необходимости доувлажняется. Окончательное уплотнение осуществляется катками тяжелого типа (массой 10 - 18 т) за 1 - 3 прохода по одному следу, как и при применении органических или комплексных вяжущих при перемешивании. Однако, если по слоям, обработанным органическими вяжущими, движение можно открывать через 1 сут. (эмульсия) или 2 - 3 сут. (битум), то для пескоцементной смеси - через 28 суток. Причем в течение этого времени необходимо осуществлять уход за слоем путем розлива эмульсии (0,6 - 0,8 л/м2) или россыпи песка с периодическим увлажнением.

Каменный материал или смесь с песком после обогащения может быть уложена в слой без обработки вяжущими способами заклинки, т.е. с добавками новых каменных материалов мелких фракций. Эта технология требует применения тяжелых катков массой 16 - 20 т (число проходов составляет для катков статического типа не менее 30, комбинированных - 18 и для вибрационных - 12 проходов по данному следу), а также периодической поливки щебня водой 15 - 30 л/м2.

Обогащенный каменный материал, песок или их смесь, соответствующая ГОСТ 23558-94, могут быть обработаны органическим вяжущим в установке ДС-50А, ДС-50Б, ДС-174, на асфальтобетонных заводах. Такой черный щебень, черная ПГС могут быть уложены в слой методом заклинки, как и необработанный щебень. При использовании битумной эмульсии возможен вариант приготовления смеси в задел, т.е. с укладкой в штабели. Высота штабеля 2,0 - 2,5 м, и материал в них перелопачивается до тех пор, пока он не остынет. Очень важно обеспечить хороший водоотвод с уклоном не менее 20 ‰ на площадке под штабели и с слоем песка не менее 6 - 8 см. Срок хранения смеси вштабеле 4 - 6 месяцев..

Слои из черного щебня можно устраивать при использовании анионных эмульсий при температуре больше 10 °С, катионных - больше 5 °С, а обратных совместно с прямыми - до - 5 °С. Движение по слоям начинают при использовании катионных эмульсий сразу, анионных во влажную погоду - через 1 - 2 суток, в сухую - сразу.