Усиление и уширение дорожных одежд

Усиление дорожной одежды можно осуществить без уширения и с уширением проезжей части. Уширение чаще всего совмещают с усилением дорожной одежды. Возможны три основных способа повышения прочности дорожной одежды:

• строительство нового покрытия на старой дорожной одежде;

• замена верхнего слоя или всех слоев покрытия с сохранени­ем или с усилением основания;

• полная замена всей дорожной одежды с учетом перспективы роста интенсивности движения.

Первый способ по сравнению с другими требует меньших первоначальных затрат, но применим, когда недостаточная проч­ность дорожной одежды связана с частичной потерей прочности материалов или слоев покрытия. Перед укладкой слоев устраняют повреждения на старом покрытии (выбоины, трещины) и при необходимости укладывают выравнивающий слой.

На старых гравийных и щебеночных покрытиях (не обрабо­танных или обработанных органическим вяжущим) слой целе­сообразно устраивать из ВОМС. На старых дорожных одеждах облегченного типа можно использовать черный щебень прочных пород в горячем или теплом состоянии, с пропиткой битумным шламом на основе битумных паст. Толщину слоя и глубину про­питки назначают в зависимости от требуемой прочности дорожной одежды, при этом минимальная толщина 5 см, максимальная — 10 см.

Черный щебень укладывают щебне- или асфальтоукладчиком на предварительно очищенное старое покрытие. Уплотняют слой катками на пневматических шинах (массой 6...8 т) за два-три прохода по каждому следу. Сразу после остывания черного щебня разливают битумный шлам (расход 20...40 кг/м²). Для распреде­ления шлама используют навесные распределители к пасторастворовозу ПС-402.

Для усиления асфальтобетонных покрытий необходимо мак­симально использовать старый асфальтобетон. С этой целью применяют технологию регенерации способами термопрофили­рования или удаления. Способ удаления заключается в том, что покрытие разрыхляют на глубину, превышающую толщину верх­него слоя не менее чем на 3 см, а разрыхленный асфальтобетон регенерируют на месте или используют повторно на другом объ­екте.

Если усиливают дорожную одежду традиционным способом, поверх старого покрытия укладывают один или несколько слоев асфальтобетона. Старое покрытие очищают с помощью механи­ческих щеток и смачивают органическим растворителем (соляро­вым маслом, керосином) в количестве 0,1...0,15 л/м² с помощью краскопульта или распылителя; затем поверхность подгрунтовывают жидким битумом по норме 0,3...0,5 л/м².

При наличии неровностей на старое покрытие прежде необ­ходимо уложить выравнивающий слой. Если глубина неровностей более 5 см, применяют крупнозернистую пористую смесь или щебень, обработанный битумом. При меньшей толщине уклады­вают мелкозернистую смесь асфальтоукладчиками с последующим уплотнением катками.

Серьезная проблема при строительстве новых слоев асфальто­бетона на существующем покрытии — возникновение на новом покрытии так называемых отраженных трещин. Сравнительно тонкие слои асфальтобетона (до 5 см и даже более) уже через год-два воспроизводят трещины и неровности старого покрытия, на котором они уложены. Но слой асфальтобетона может сопротивляться образованию трещин от деформаций нижележащего слоя, если его толщина более 12 см.

Для борьбы с отраженными трещинами устраивают промежу­точные слои или трещинопрерывающие прослойки (мембраны). Во многих странах этот слой называют SAMI (Stress Absorbent Membrane Interlager) — промежуточный слой, поглощающий на­пряжения.

По своему функциональному назначению промежуточные слои подразделяют на армирующие, которые повышают сопротивление асфальтобетона разрыву в зоне растяжения, и снижающие, пере­распределяющие и поглощающие эти напряжения.

Промежуточные слои устраивают из резинобитумных смесей, битумоминеральных смесей с разными добавками, битумоминеральных смесей, усиленных сетками из искусственных материалов или металла либо усиленных волокнами целлюлозы, пропитанной битумом и другими материалами. Толщина этих слоев составляет 5...50 мм и более.

Так, например, под слой усиления из асфальтобетона толщиной 10 см и более рекомендуется устраивать промежуточный слой из щебня фракции 8... 11 мм, обработанного вяжущим, модифици­рованным с помощью высокопрочных полимеров, с расходом вяжущего 3... 3,5 кг/м² и щебня 8... 15 кг/м², а под слоем усиления 4 см и менее рекомендуется уложить полипропиленовую сетку массой 140 кг/м² с распределением модифицированного битума с расходом 1,3... 1,6 кг/м².

Широкое распространение находят различные способы уси­ления промежуточного слоя укладкой металлической сетки или сетки из полипропилена в виде решетки из высокопрочных по­лимеров, применение которой позволяет более равномерно рас­пределять нагрузку на нижележащие слои, воспринимать рас­тягивающие напряжения и локализовать развитие трещин (рис. 17.10). Применение решеток из синтетического материала позво­ляет экономить до 25 % смеси при усилении асфальтобетонных покрытий. Аналогичные сетки выпускают во многих странах.

Имеется опыт устройства промежуточного слоя толщиной 1,5...2,0 см из песчаного асфальтобетона с добавкой резиновой крошки и большого количества битума. Этот слой снижает и перераспределяет напряжения в местах появления трещин, по­глощает внутренние пластические деформации, а также обеспе­чивает водонепроницаемость. Для приготовления такого мате­риала используют пески непрерывного зернового состава от 0... 3 до 0...6 мм. В основном применяют дробленые пески с неболь­шим количеством окатанного песка. В качестве вяжущего ис­пользуют модифицированный полимерами битум в количестве 9... 12,5 %. За счет добавления волокон резины увеличивается трещиностойкость этого материала.

Второй способ усиления дорожной одежды состоит в замене верхнего слоя или всех слоев покрытия с сохранением существующего основания дорожной одежды. Его применяют, если на старом покрытии много повреждений в виде сетки трещин и вы­боин, связанных с существенной потерей прочности материала покрытия или его слоев. Кроме того, этот способ целесообразен в тех местах, где нельзя увеличивать толщину покрытия (напри­мер, на мостах во избежание снижения их грузоподъемности, в тоннелях или на участках под путепроводами во избежание умень­шения габаритов по высоте). Асфальтобетонные слои снимают с помощью фрез.

Третий способ предусматривает полную замену всей дорожной одежды. Это может потребоваться при потере прочности мате­риалов или слоев основания, необходимости строительства новых дополнительных слоев основания (дренирующего, теплоизоли­рующего), а также при исправлении земляного полотна. В каждом случае рекомендуется максимально использовать материал старой дорожной одежды.

Цементобетонное покрытие чаще всего усиливают укладкой одного или нескольких слоев асфальтобетона. Однако, чтобы из­бежать образования трещин, усиление должно состоять из не­скольких слоев с общей толщиной 9...18 см. Перед укладкой ас­фальтобетонной смеси швы в цементобетонном покрытии рас­чищают, заливают битумом и цементным раствором, посыпают песком и для исключения сцепления слоев швы закрывают по­лиэтиленовой пленкой, бумагой, пропитанной битумом, или посыпают тонким слоем песка (0,8...1,0 см) на ширину 0,5...0,8 м с каждой стороны шва.

Другим вариантом усиления цементобетонных покрытий, обе­спечивающим снижение образования трещин, является укладка слоя асфальтобетона толщиной 4...8 см поверх предварительно проложенной полипропиленовой пленки или нетканых материа­лов.

За рубежом усиливают прочность и устраняют поверхностные дефекты, укладывая армированный или неармированный бетон (или фибробетон) различной толщины. Слой толщиной 7...8 см армируют металлической сеткой с ячейками размерами 10 х 30 см. Армированные бетонные покрытия могут быть небольшой тол­щины.

Уширение дорожной одежды можно осуществлять двумя ва­риантами: одностороннее (несимметричное) уширение и двусто­роннее уширение. При одностороннем уширении дорожной одежды, как правило, устраивают выравнивающий слой и новое покрытие на всю ширину проезжей части (рис. 17.11, а).

Рис. 17.11. Схемы уширения дорожной одежды:

а — одностороннего; б, в — двустороннего; 0—0 — старая ось дорожной одежды; 1—1 — новая ось дорожной одежды; 1 — верхний слой нового покрытия; 2 — выравнивающий слой; 3 — верхний слой старого покрытия и продолжения его на уширении; 4 — нижний слой старого покрытия; 5 — основание; 6 — дополни­тельный слой основания; 7 — уступы

Двустороннее уширение может быть выполнено двумя спосо­бами: устройством полос уширения дорожной одежды на уши­ренном с двух сторон земляном полотне (рис. 17.11, б); уширение проезжей части на ширину, в 2 раза меньшую ширины обочины, или на ширину краевых укрепленных полос (т. е. с каждой стороны на 0,25...0,75 м) без уширения земляного полотна (рис. 17.11, в).

В первом случае на обочине вдоль кромки покрытия подготав­ливают корыто до низа дополнительного слоя основания (дрени­рующего или морозозащитного). Дну корыта придают поперечный уклон 30... 170 %о в сторону обочины для обеспечения водоотвода из основания. При устройстве полос малой ширины (0,25...0,75 м) применяют траншеекопатели и приспособления к машинам, в числе которых навесные и прицепные плуги, накладки на отвал автогрейдера или бульдозера, а также механизмы для уширения проезжей части.

Технологический процесс устройства дорожной одежды на по­лосах уширения включает в себя обрезку кромки покрытия с помощью дисковых пил, навешиваемых на трактор, послойную отсыпку основания с тщательным уплотнением каждого слоя, строительство покрытия. На полосах уширения при необходимо­сти устраивают поверхностную обработку, захватывая на 0,2... 0,3 м прикромочную полосу старого покрытия. Поверхностную обработку целесообразно устраивать сразу на всю ширину, пере­крывая старое покрытие и полосы уширения.

Во втором случае после уширения и уплотнения земляного полотна до нижней поверхности дополнительного слоя основания (дренирующего или морозозащитного) отсыпают материал для уширения основания, затем укладывают и уплотняют его и вро­вень с ним отсыпают и уплотняют грунт в пределах образуемой новой обочины. После этого укладывают выравнивающий слой (при необходимости), а поверх него — новый верхний слой по­крытия на всю ширину проезжей части. Затем укрепляют обо­чины и окончательно отделывают земляное полотно.

Для обеспечения лучшего сопряжения нового и старого по­крытий применяют различные способы армирования асфальтобетона на участках уширения дорожных одежд.

На рис. 17.12 показано однослойное армирование продольно­го шва при расширении существующей дороги. В этом случае армирующий рулонный геосинтетический материал 8 уклады­вают под верхний слой асфальтобетона 1 или непосредственно на подготовленную поверхность цементобетонного основания. В конструкции дорожной одежды такой материал воспринимает растягивающие усилия, возникающие от температурных и транспортных нагрузок, и сдерживает развитие трещин в зоне стыка. При этом длина анкеровки должна быть не менее 0,5 м, а для жестких материалов (стеклосетки, полиамидные сетки) — больше.

Армирование зоны стыка новой и старой дорожных одежд может быть осуществлено двумя слоями из высокопрочных рулонных геосинтетиков. Такой способ армирования является более эффективным и надежным, поскольку армоэлементы восприни­мают гораздо большие растягивающие усилия. Кроме того, ком­пенсируются возможные дефекты при нарушении технологии укладки геосинтетиков. В этом случае верхнюю армирующую прослойку можно сделать из менее прочного материала.

Вариант армирования зоны стыка новой и старой дорожных одежд, в котором армирующий геосинтетический материал пред­отвращает выход отраженной трещины на поверхность, а нижняя прослойка из нетканого геотекстиля пропитана битумом, суще­ственно снижает коэффициент сцепления нижнего и верхнего слоев. За счет этого горизонтальные подвижки (смещения) ниж­них слоев не передаются к верхним слоям дорожной одежды. В результате снижаются действующие напряжения в верхних слоях. Кроме того, геотекстильная прослойка, пропитанная би­тумом, предотвращает попадание воды и воздуха с поверхности в нижние слои дорожной одежды.

Одной из причин появления трещин в местах стыка старого и нового покрытий является разность осадок основания и покры­тия. Основание старого покрытия находится в стабильном со­стоянии (уже прошел процесс консолидации), а новое основание может иметь деформации. Под нагрузкой от транспортных средств в новом основании могут возникать необратимые деформации. Разность осадок нового и старого оснований повлечет за собой вертикальные перемещения новой дорожной одежды, что, в свою очередь, вызовет появление трещин в асфальтобетонных слоях в зоне сопряжения. Для увеличения прочности нового основания и уменьшения осадок можно армировать его объемными пласти­ковыми геосинтетическими решетками (георешетками) и высоко­прочными рулонными геосинтетическими материалами.

Армирование сопряжения старой и новой дорожных одежд может быть выполнено в одной вертикальной плоскости, пред­ставляющей собой зону максимальной концентрации напряже­ний. Эти напряжения можно существенно уменьшить, если рас­ширить зону стыка.

Эффективным может быть также вариант сопряжения, в кото­ром уступ выполнен с разборкой асфальтобетона на всю глубину до центра цементобетонного основания. В этом случае уступ за­полняют тощим бетоном и слоем асфальтобетона. Верхние слои асфальтобетона армируют рулонными геосинтетическими мате­риалами со смещением.

Поиск по сайту: