СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЩЕБЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

\\ предложение Мак-Адама о постройке покрытий из одномерного на всю толщину слоя щебня к середине XIX в. был введен ряд уточнений. Повсеместно было узаконено устройство многослойных покрытий. В Ганновере технические предписания 1860 г. оговарива­ли, что «в отличие от прежнего способа производства работ... проезжая часть... должна устраиваться из двух или даже трех ■ юса, из коих нижний слой, с целью удешевления, может быть

¹ гроен из менее тщательно и равномерно набитого щебня, чем для верхнего слоя» [171, с. 62]. В утвержденных в 1889 г. правилах постройки стратегических шоссе в западных губерниях России было

i I Lino, что «щебеночная одежда должна устраиваться из самого гвердого и однородного каменного материала, какой только имеется у вблизи от проводимой дороги. В случае же недостатка его щебеноч­ная одежда должна устраиваться из двух слоев: нижний из более

1ЯГК0Й и верхний из более твердой породы» [172, с. 367]. Г

Кмработалось представление о структуре щебеночной кЪры.!• ик указывал в 1860 г. инж. Васильев, «хорошее шоссе должно

состоять из двух главных частей: 1..Твердой сетки или основы, образуемой кусками щебня, взаимно соприкасающимися и передаю­щими давление один другому; 2. Из вещества, заключенного в пустотах сетки, которое связывает сеть и поддерживает ее равно­весие; следовательно, прочность шоссе зависит: а) от степени сопро­тивления материалов, употребляемых для твердой сетки, стиранию на поверхности и раздроблению или раскрошиванию внутри; б) от каче­ства вещества, заполняющего пустоты твердой сети, от его упру­гости и прочности» [161, с. 62].

Отмеченная инж. Васильевым роль веществ, заполняющих пусто­ты в щебеночной коре, долгое время являлась предметом споров. Для повышения связности щебеночной коры высказывались пред­ложения о необходимости введения в нее материалов, «образующих связь, основанную на силе химического средства». При этом зна­чительную пользу могло бы оказать «употребление веществ извест­ковых для заполнения пустот в измельченном виде с особую их поставкою» [161, с. 67].

В России идея повышения связности щебеночного покрытия начала реализовываться лишь после введения искусственного уплот­нения щебеночных россыпей катками, причем на основе других принципов, чем за рубежом. Щебеночная кора из одномерного проч­ного щебня, несмотря на обламывание кромок щебенок, имела высокую пористость. Для заполнения пор в верхнем наиболее уплот­нявшемся слое начали использовать более мелкий материал — клинец и высевки, вдавливаемые весом катка в незаполненные места между щебенками и создающие расклинивание. В России счи­талось обязательным использование для этой цели щебня тех же горных пород, что и для основной россыпи, поскольку примене­ние мягких легко дробящихся пород, облегчая закатку, давало малоустойчивое, быстроразрушающееся покрытие.

За границей для облегчения заключительной стадии укатки щебеночных покрытий был «распространен другой прием, при кото­ром... добавляемый мелкий материал стараются так подобрать, чтобы он в некотором случае дополнил свойства каменного материа-| ла, употребленного для щебня. Если щебень, разрушаясь, дает пыль рассыпчатую, сухую, то прибавляют материалов вяжущих, например, известняковых пород, дающих липкую грязь; например, на севере Франции, где шоссейные дороги поддерживаются бель­гийским гранитным щебнем, таким материалом служит известковый овражный песок» [185, с. 17]. Аналогичная рекомендация содержа­лась в широко распространенном в 1920—1930 гг. американском справочнике Харгера и Боннея: «Лучший заполнитель — известковые высевки, так как они обладают хорошими цементирующими качест­вами. Для трудно укатываемых пород (трапп, гранит, песчаник) в клинец можно примешивать не менее 50% известковой пыли» [194, с. 441]. Однако тут же отмечалось, что значительное число разруше­ний покрытий «непосредственно связано с размягчающимся запол­нителем».

С самого начала использования щебня в строительстве дорожных одежд выдвигались предложения о необходимости их искусственного уплотнения. В 1725 г. Якоб Леопольд рекомендовал для уплот­нения дорог железные катки. В 1787 г. в Париже Цессарт делал по­пытки укатки одежд, построенных по методу П. Трезаге, чугунными катками массой 3,5 т, которые тянули шесть лошадей. В 1802 г. II. О. Гергардт предлагал дорожную одежду «...уколачивать поплот­нее ручными бабами и выравнивать катками» [126, с. 242]. Однако обычно в литературе искусственную укатку щебеночных одежд свя- 1ывают с именем французского инженера Полонсо (Polonceau), применившего в 1829 г. вместо трамбования щебеночной россыпи 20 килограммовой трамбовкой, «которая уплотняла только поверх­ность» [191, с. 372], укатку 3-тонным катком, массу кото­рого при последних проходах увеличивали до 4,5 т. Каток был сде­лан из дубовых брусьев, окованных железными обручами, диаметр вальца составлял 2,1 м, ширина— 1,6 м. Брусья имели в середине вогнутость, равную 3,2 см, предназначенную для того, чтобы при укатке формировалась цилиндрическая поверхность покрытия, а щебень не выжимался из-под катка в сторону. В боковых дисках катка были предусмотрены отверстия, через которые каток можно было заполнять песком или гравием, увеличивая его массу с 1,2 до 6 т |1КН, с. 45]. В дальнейшем Полонсо рекомендовал систему послой- НОЙ укатки россыпи чугунными катками.

Идея отказа от уплотнения щебеночных покрытий движением и перехода к уплотнению катком не сразу получила признание и лишь и 10 х годах XIX столетия стала рассматриваться как обязательная, ПО крайней мере, на первом этапе уплотнения. Так, напри­мер, инж. Васильев предлагал при устройстве двухслойных одежд i перка рассыпать половину щебня и укатывать его катком и открыть проезд, для облегчения которого в первое время можно употреблять некоторое количество песку» [160, с. 59].

В России Комиссия проектов и смет Министерства путей сооб- щения постановила в 1842—1843 гг.: «Комиссия полагает весьма попетым укатывание щебня большими катками для составления

........... >й коры прежде открытия дороги, ибо цель дороги есть

■ покойный проезд и удобный провоз, а потому несправедливо в от­ношении к частному интересу укатывать дорогу... теми транспор-i.iMii, которые случаются в то время на дороге» (ЦГИАЛ, фонд 23, \М2 1843 гг. дело 517, л. 13). В этом решении сыграл роль ряд об-i тягельств — стремление возчиков объезжать неуплотненные рос-< ыпи и необходимость усиленного наблюдения за проездом, чтобы не происходило движения по одному следу, поскольку «рыхлые щебе­ночные насыпи, однажды прорезанные колеями, никогда уже не могут • образовать впоследствии плотной и однородной массы» (ЦГИАЛ, фонд 218, 1845—1850 гг. оп. 1, дело 1724, л. 24).

При укатке рекомендовалось употреблять «катки сначала незна­чительного веса, но увеличивать по мере укатки вес оных». При этом польза от катка могла только тогда быть, коль скоро тяжесть его

постепенно доходила до 300 пудов нагрузкой в ящик камня» (ЦГИАЛ, фонд 218, оп. 1, 1843—1846 гг. дело 571, л. 5 и 94).

Расширению применения укатки способствовало появление паро­вых катков. В 1859 г. был выпущен каток Лемуана, имевший три вальца, расположенные один за другим. Передний и задний вальцы были меньшего диаметра, чем средний ведущий. Каток Баллезона был двухвальцовым. Начиная с катков Эвелинга и Портера, перешли к обычной трехвальцовой схеме. Оптимальная масса катков была найдена не сразу. Каток Дрелинга массой от 26 до 40 т был трудноуправляем и дробил щебень.

В России первые заграничные паровые катки (рис. 6.6) массой 10 т появились только в 1875 г., а их производство в ограниченном объеме на Коломенском, Варшавском и Брянском машиностроитель­ных заводах было развернуто в конце XIX в. Для укатки преиму-

щественно использовали каменные катки диаметром 0,5—0,6 сажени || длиной 0,5 сажени, массой 150—300 пудов (2,4—4,8 т) и чугун­ные катки с загрузочными ящиками, позволявшими увеличивать их массу до 400 пудов (6,4 т). Каток с двигателем внутреннего сго­рания впервые появился в США в 1909 г. К этому же периоду отно­сится широкое внедрение механической бойки щебня.

Долгое время укатку вели без поливки водой, хотя положительное действие увлажнения щебня на закатывание было известно. В 1851 г. пнж. Евреиновым рекомендовалось «при укатке до россыпи высевок пыбирать по возможности сырое и дождливое время, укатку же с высевками производить тогда, когда уже шоссейная поверхность несколько просохнет, а влажность будет находиться только в нижнем слое» (ЦГИАЛ, ф. 220, 1851 г., оп. 1, дело 257, с. 30). В конце кон-м.ои пришли к выводу, что одна укатка не обеспечивает необходимого уплотнения щебеночной коры и для этого необходимы «...примесь щебеночной мелочи, сырость и усиленное укатывание катками и е 1ДОЙ; без совокупности содействия этих условий щебеночный слой не уплотняется». Для большей эффективности доуплотнения движением п предотвращения проезда колес по одному следу проводилось ре­гулирование движения укладкой на дороге камней, «чтобы движение происходило змейкой». Камни периодически перекладывали. Эта рекомендация сохранялась до начала интенсивной автомобилиза­ции [180, с. 380].

Роль воды в создании вместе с каменной пылью цементирующего щебеночную россыпь материала и образовании щебеночной коры получила отражение в названии этого покрытия — «водосвязное шоссе» (Waterbound macadam surface, empierrement avec Hants a I'eau; Wassergebundene Schotterdecke), которому противопостав-тялось уплотнение щебня в сухом состоянии «Dry-bound macadam мм lace».

I lporpecc в строительстве щебеночных покрытий по сравнению ■ гехникой, рекомендованной Мак-Адамом, лучше всего сформулиро-на.п в 1870 г. Е. Головачев, писавший, что «...начиная с сороковых годов, когда убедились в полной необходимости изучать не голько крепость щебня, но и свойства его пыли, обеспечивающей

п..... ольшую связь между щебн'ем, прибавлять к щебню мелкий

материал для заполнения промежутков, укатывать шоссе искус­ственно до полного уплотнения, чтоб сберечь то количество камен-

.... || материала, которое должно было, при прежней системе укатки

..... ссе проездом, обращаться в пыль и осколки, чтоб заполнить про­
межутки между щебенками, без чего они не могли получить должной
неподвижности и устойчивости, что собственно и обеспечивает

пр.... ость щебеночной насыпи, когда для облегчения укатки введена

была поливка щебня водой и для лучшего уплотнения щебеночного слоя стали в иных местах вместе со щебнем твердых пород, состав­ляющих основу щебеночной насыпи, [применять] еще примесь щебня мягких известковых пород, тогда разъяснились причины: по­чему устраиваемая по прежней системе щебеночная одежда из креп-

кого и дорогостоящего щебня не получала ожидаемой прочности и не имела гладкой поверхности» [173, с. 97]."

Все отмеченные Е. Головачевым особенности рациональной системы строительства щебеночных покрытий, дополненные вве­дением уплотнения катками постепенно увеличивающейся мас­сы, нашли отражения в технических правилах постройки щебе­ночных покрытий, действовавших до начала второй мировой войны [188]. К этому времени сложилось своеобразное «искусст­во укатки», сводившееся в основном к тому, чтобы не допус­кать как «перекатывания», так и «недокатывания» щебня и точно улавливать моменты начала рассыпания клинца и высевок, не пере-Гувлажнять песчаное основание избыточной поливкой, укладывать тонкие защитные слои из листьев, соломы, травы и т. п. для предотвращения перемешивания щебня с мелкозернистым песком основания, начинать укатку щебеночной россыпи рано утром «по \ росе», когда щебень еще влажный и т. п. [169].

Особенностью щебеночных покрытий было то, что они нужда­лись в повседневном надзоре и ремонте, так как от выбитой щебенки начинался быстрый рост дальнейших разрушений. Это отмечал в своей статье А. Гофмейстер: «Ни одно сооружение не требует столь бдительной и беспрерывной поддержки, как шоссе, особен­но многопроезжее, которое только тогда удовлетворяет своему назначению, когда ремонт проводится своевременно, систематичес­ки и, конечно, старательно» [174, с. 153].

Уже на первых этапах строительства щебеночных одежд учиты­валась связь их толщины с работоспособностью. «Шоссе может иметь применение только в известных пределах длительности проез­да (по опыту Лондона максимум для городских улиц 4000 лоша­дей в сутки)»,— писал М. С. Волков [166, с. 154]. Еще в 1842 г. Комиссия проектов и смет Министерства путей сообщения отме­чала, что «каким бы образом ни составилась щебеночная кора, толщина ее должна быть достаточной для сопротивления проез­ду» (ЦГИАЛ, фонд 23, 1842—1843 гг., дело 517, л. 16).

М. С. Волков рекомендовал толщину щебеночного слоя увязывать с прочностью щебня и загрузкой дороги, оценивая ее по количеству повозок, одновременно находящихся на участке («число встречаю­щихся в одно время повозок»). В зависимости от их числа (2—8) и вида каменного материала рекомендуемая толщина щебеночного слоя менялась от 4 до 8,5 дюйма. При двухслойных покрытиях, если нижний слой устраивался из известнякового щебня, общую толщину надлежало увеличивать еще на 2—3 дюйма.

Уже в 1870 г. было опубликовано первое предложение о методике расчета толщины дорожной одежды. Исходя из пред­ставления о передаче в щебеночном покрытии давления от частицы к частице, Е. Головачев пришел к выводу, что давление колеса, прилагаемое к покрытию через малую прямоугольную площадку kL (L —длина следа колеса; к —ширина обода), распространяясь в слое щебня под углом естественного откоса L, равным по

Ренкину 48°, передается на песчаное основание через большую прямоугольную площадь. Зная допускаемое давление на песчаное основание, можно определить необходимую толщину слоя щебня.

Толщина песчаного слоя может быть определена аналогич­ным образом исходя из площади передачи давления покрытием на поверхность песчаного слоя и допускаемой нагрузки на грунт. Формула Е. Головачева почти аналогична опубликованной 75 лет спустя формуле Харгера, отличающейся лишь тем, что площадка передачи давления на покрытие и грунт учитывает форму кон-гакта шины с покрытием в виде прямоугольника с двумя полуокруж­ностями по концам [194, с. 382].

Рекомендуя свой метод расчета, Е. Головачев придавал большое шачение правильному назначению расчетных характеристик грун-i;i Он писал, что «степень сопротивляемости в различных грунтах неодинакова, и она, кроме того, в каждом грунте зависит еще от степени насыщения его водой и уплотнения грунта трам-||<1икой, потому в каждом частном случае при устройстве шоссе необходимо определять наименьшую единичную сопротивляемость грунта давлению» [173, с. 216]. Для этого предлагался ориги­нальный практический прием: «При изыскании нужно заметить глу-(iiiny колеи и диаметр колес повозок, нагруженных грузом, при следовании их по дороге, грунт которой испытывается» [173, с. 217] и мл основании этих данных определять временное сопротивление iрунта как нагрузку, деленную на площадь контакта колеса с i рунтом.

Поиск по сайту: