- •Введение
- •Раздел I условия работы автомобильных дорог и управление ими глава 1. Влияние развития и состояния дорожной сети на работу автомобильного транспорта
- •1.1. Тенденции развития автомобильного транспорта и характеристик автомобилей, влияющих на требования к состоянию дорог
- •1.2. Темпы развития и структура дорожной сети
- •1.3. Общие требования к техническому уровню и эксплуатационному состоянию автомобильных дорог
- •1.4. Состояние дорожной сети и его влияние на работу автомобильного транспорта
- •1.5. Состояние дорог и безопасность движения
- •Глава 2. Роль дорожной службы в управлении состоянием автомобильных дорог
- •2.1. Общие требования и принципы управления состоянием автомобильных дорог
- •2.2. Основные задачи и функции дорожно-эксплуатационной службы
- •2.3. Принципы организации дорожной службы и ее производственные подразделения
- •Глава 3. Требования к транспортно-эксплуатационному состоянию автомобильных дорог
- •3.1. Общие положения. Основные показатели оценки транспортно-эксплуатационного состояния дорог
- •3.2. Требования к обеспечению основных потребительских свойств автомобильных дорог
- •3.3. Требования к техническим параметрам и характеристикам дорог
- •3.4. Допустимые габариты, осевая нагрузка и общая масса автомобилей
- •Раздел II изменение состояния дорог в процессе эксплуатации глава 4. Воздействие автомобилей и природных факторов на дорогу и условия движения
- •4.1. Взаимодействие автомобиля и дороги
- •4.2. Воздействие автомобильных нагрузок на дорожные одежды
- •4.3. Влияние климата и погоды на состояние дорог и условия движения автомобилей
- •4.4. Районирование территории по условиям движения на дорогах
- •4.5. Воздействие природных факторов на дорогу
- •4.6. Водно-тепловой режим земляного полотна в процессе эксплуатации дорог и его влияние на условия работы дорожных одежд
- •4.7. Пучины на автомобильных дорогах и причины их образования.
- •Глава 5. Процесс развития и причины возникновения деформаций и разрушений автомобильных дорог
- •5.1. Общие закономерности изменений состояния дорог в процессе эксплуатации и их основные причины
- •5.2. Условия нагружения и основные причины возникновения деформаций земляного полотна
- •5.3. Основные причины возникновения деформаций дорожных одежд и покрытий
- •5.4. Причины образования трещин и ямочности и их влияние на состояние дорожной одежды
- •5.5. Условия образования колей и их влияние на движение автомобилей.
- •Глава 6. Виды деформаций и разрушений автомобильных дорог в процессе эксплуатации
- •6.1. Деформации и разрушения земляного полотна и водоотвода
- •6.2. Деформации и разрушения нежестких дорожных одежд
- •6.3. Деформации и разрушения цементобетонных покрытий
- •6.4. Износ дорожных покрытий и его причины
- •Глава 7. Закономерности изменения основных транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог
- •7.1. Общий характер изменения прочности дорожных одежд в процессе эксплуатации
- •7.2. Динамика изменения ровности дорожных покрытий в зависимости от начальной ровности и грузонапряжённости
- •7.3. Шероховатость и сцепные качества дорожных покрытий
- •7.4. Работоспособность и критерии назначения ремонтных работ
- •Разделiiiмониторинг состояния автомобильных дорог глава 8. Методы определения транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог
- •8.1. Потребительские свойства как основные показатели состояния дороги
- •8.2. Скорость движения и методы её определения
- •8.3. Влияние параметров и состояния дороги на скорость движения автомобилей
- •8.4. Оценка влияния климатических факторов на скорость движения
- •8.5. Пропускная способность и уровни загрузки дороги движением
- •8.6. Оценка влияния дорожных условий на безопасность движения
- •8.7. Методы выявления участков концентрации дорожно-транспортных происшествий
- •Глава 9. Методы оценки транспортно-эксплуатационного состояния дорог
- •9.1. Классификации методов оценки состояния дорог
- •9.2. Определение фактической категории существующей дороги
- •9.3. Методы визуальной оценки состояния дорог
- •9.4. Методы оценки состояния дорог по техническим параметрам и физическим характеристикам и комбинированные методы
- •9.5. Методика комплексной оценки качества и состояния дорог по их потребительским свойствам
- •Глава 10. Диагностика как основа оценки состояния дорог и планирования ремонтных работ
- •10.1. Цель и задачи диагностики автомобильных дорог. Организация работ по диагностике
- •10.2. Измерение параметров геометрических элементов дорог
- •10.3. Измерение прочности дорожных одежд
- •10.4. Измерение продольной и поперечной ровности дорожных покрытий
- •10.5. Измерение шероховатости и сцепных качеств покрытий
- •10.6. Определение состояния земляного полотна
- •Раздел IV система мероприятий по содержанию и ремонту дорог и их планирование глава 11. Классификация и планирование работ по содержанию и ремонту дорог
- •11.1. Основные принципы классификации работ по ремонту и содержанию
- •11.2. Классификация работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования
- •11.3. Межремонтные сроки службы дорожных одежд и покрытий
- •11.4. Особенности планирования работ по содержанию и ремонту дорог
- •11.5. Планирование дорожно-ремонтных работ на основе результатов диагностики
- •11.6. Планирование ремонтных работ с учётом условий их финансирования и использованием программы технико-экономического анализа
- •Глава 12. Мероприятия по организации и обеспечению безопасности движения на дорогах
- •12.1. Методы организации и обеспечения безопасности движения на автомобильных дорогах
- •12.2. Обеспечение ровности и шероховатости дорожных покрытий
- •12.3. Совершенствование геометрических параметров и характеристик дорог для повышения безопасности движения
- •12.4. Обеспечение безопасности движения на пересечениях и на участках дорог в населённых пунктах. Освещение автомобильных дорог
- •12.5. Организация и обеспечение безопасности движения в сложных погодных условиях
- •12.6. Оценка эффективности мероприятий по повышению безопасности движения
- •Раздел V технология содержания автомобильных дорог глава 13. Содержание дорог весной, летом и осенью
- •13.1. Содержание земляного полотна и полосы отвода
- •13.2 Содержание дорожных одежд
- •13.3. Ремонт трещин асфальтобетонных покрытий
- •13.4. Ямочный ремонт покрытий из асфальтобетона и битумоминеральных материалов. Основные способы ямочного ремонта и технологические операции
- •13.5. Обеспыливание дорог
- •13.6. Элементы обустройства дорог, средства организации и обеспечения безопасности движения, их содержание и ремонт
- •13.7. Особенности содержания дорог в горной местности
- •13.8. Борьба с песчаными заносами
- •Глава 14. Озеленение автомобильных дорог
- •14.1. Классификация видов озеленения автомобильных дорог
- •14.2. Снегозащитные лесонасаждения
- •14.3. Принципы назначения и улучшения основных показателей снегозадерживающих лесонасаждений
- •14.4. Противоэрозионное и шумо-газо-пылезащитное озеленение
- •14.5. Декоративное озеленение
- •14.6. Технология создания и уход за снегозащитными лесонасаждениями
- •Глава 15. Зимнее содержание дорог
- •15.1. Условия движения по автомобильным дорогам зимой и требования к их содержанию
- •15.2. Снегопринос и снегозаносимость дорог. Районирование территории по трудности снегоборьбы на автомобильных дорогах
- •15.3. Защита дорог от снежных заносов
- •15.4. Очистка дорог от снега
- •15.5. Борьба с зимней скользкостью
- •15.6. Наледи и борьба с ними
- •Раздел VI. Технология и средства механизации работ по содержанию и ремонту автомобильных дорог глава 16. Ремонт земляного полотна и системы водоотвода
- •16.1. Основные виды работ, выполняемых при капитальном ремонте и ремонте земляного полотна и системы водоотвода
- •16.2. Подготовительные работы к ремонту земляного полотна и водоотвода
- •16.3. Ремонт обочин и откосов земляного полотна
- •16.4. Ремонт системы водоотвода
- •16.5. Ремонт пучинистых участков
- •16.6. Уширение земляного полотна и исправление продольного профиля
- •Глава 17. Ремонт покрытий и дорожных одежд
- •17.1. Последовательность работ при ремонте дорожных одежд и покрытий
- •17.2. Устройство слоев износа, защитных и шероховатых слоев
- •17.3. Регенерация покрытий и нежёстких дорожных одежд
- •17.4. Содержание и ремонт цементобетонных покрытий
- •17.5. Ремонт гравийных и щебёночных покрытий
- •17.6. Усиление и уширение дорожных одежд
- •Глава 18. Ликвидация колей на автомобильных дорогах
- •18.1. Оценка характера и выявление причин колееобразования
- •18.2. Расчёт и прогнозирование глубины колеи и динамики её развития
- •18.3. Классификация методов борьбы с колееобразованием на автомобильных дорогах
- •18.4. Ликвидация колей без устранения или с частичным устранением причин колееобразования
- •18.5. Методы ликвидации колей с устранением причин колееобразования
- •18.6. Мероприятия по предупреждению образования колей
- •Глава 19. Машины и оборудование для содержания и ремонта автомобильных дорог
- •19.1. Машины для содержания автомобильных дорог в летний период
- •19.2. Машины для зимнего содержания дорог и комбинированные машины
- •19.3. Машины и оборудование для ремонта автомобильных дорог
- •19.4. Машины для разметки покрытий
- •Раздел VII организационное и финансовое обеспечение эксплуатационного содержания автомобильных дорог глава 20. Сохранность дорог в процессе эксплуатации
- •20.1. Обеспечение сохранности автомобильных дорог
- •20.2. Порядок сезонного ограничения движения
- •20.3. Порядок пропуска негабаритных и тяжеловесных грузов
- •20.4. Весовой контроль на автомобильных дорогах
- •20.5. Ограждение мест производства дорожных работ и организация движения
- •Глава 21. Технический учёт, паспортизация и инвентаризация автомобильных дорог
- •21.1. Порядок технического учёта, инвентаризации и паспортизации автомобильных дорог
- •Раздел 3 «Экономическая характеристика» отражает данные экономических обследований, изысканий, учёта движения, статистических и экономических обзоров.
- •21.2. Учёт движения на автомобильных дорогах
- •21.3. Автоматизированные банки дорожных данных
- •Глава 22. Организация и финансирование работ по содержанию и ремонту дорог
- •22.1. Особенности и задачи организации работ по содержанию и ремонту дорог
- •22.2. Проектирование организации работ по содержанию дорог
- •22.3. Проектирование организации ремонта дорог
- •22.4. Методы оптимизации проектных решений по содержанию и ремонту дорог
- •22.5. Финансирование работ по ремонту и содержанию дорог
- •Глава 23. Оценка эффективности проектов ремонта дорог
- •23.1. Принципы и показатели оценки эффективности
- •23.2. Формы общественной эффективности инвестиций в ремонт дорог
- •23.3. Учёт неопределённости и риска при оценке эффективности ремонта дорог
- •Глава 24. Планирование и анализ производственно-финансовой деятельности дорожных организаций по содержанию и ремонту автомобильных дорог
- •24.1. Виды, основные задачи и нормативная база планирования
- •24.2. Содержание и порядок разработки основных разделов годового плана деятельности дорожных организаций
- •24.3. Экономический анализ деятельности дорожных организаций
- •Список литературы
4.7. Пучины на автомобильных дорогах и причины их образования.
При сезонном промерзании и оттаивании на дорожной одежде при определенных условиях могут наблюдаться пучины, которые представляют собой деформации и разрушения в виде бугров и сетки трещин. Они возникают в результате пучения (пучинообразования), неоднородных по площади проезжей части взбугриваний дорожной одежды, образующихся при одновременном сочетании следующих трех факторов:
интенсивного морозного влагонакопления, при котором максимальная относительная влажность грунта в верхней части земляного полотна Wmax 0,75WT;
промерзания грунта под дорожной одеждой на глубину hnp> 0,5 м;
наличием мелких пылеватых песков и супесей, пылеватых суглинков и других пучинистых грунтов.
Размер деформации пучения зависит главным образом от влажности грунта, глубины промерзания, продолжительности холодного периода, скорости промерзания грунта, прочности дорожной одежды. Неравномерное морозное пучение может достигать 80-100 мм, что существенно снижает скорость движения автомобилей.
Физическая сущность пучинообразования состоит в накоплении, перераспределении, замерзании и оттаивании воды в порах грунта вследствие сезонных изменений водно-теплового режима земляного полотна и дорожной одежды. В дисперсных грунтах, представляющих собой капиллярно-пористые тела, происходит непрерывный тепломассообмен. С понижением температуры свободно связанная вода замерзает при 0, пленочная и рыхлосвязанная - при -3°С, прочно связанная и в капиллярах вода замерзает при более низкой температуре (-10...-30°С). При промерзании грунта возникает температурный градиент. Незамерзшая часть жидкой фазы перемещается из теплых слоев грунта к холодным, то есть снизу вверх. Процесс миграции воды протекает в зоне изотерм 0...-5°С. При наличии температурного градиента происходит термодиффузия пара от теплых слоев грунта к холодным. Водяной пар, охлаждаясь, конденсируется, увеличивая толщину пленки воды на частицах грунта и на кристаллах льда, и замерзает. Дальнейшее влагонакопление и льдообразование происходит за счет термодиффузии водяного пара. В зоне льдообразования вначале возникают кристаллы, а затем линзы льда.
Льдообразование сопровождается увеличением объема на 9 % и значительным давлением в земляном полотне, что и вызывает поднятие в том числе неравномерное дорожной одежды. В этом и заключается процесс пучинообразования. Весной грунт оттаивает в первую очередь под дорожной одеждой. В этот момент лед переходит в жидкую фазу, которая под действием собственного веса мигрирует вниз и задерживается на мерзлом практически водонепроницаемом грунте. Над мерзлой поверхностью (донником) грунт переувлажняется. Дорожная одежда теряет прочность и под действием нагрузок от транспорта разрушается, ее материал перемешивается с разжиженным грунтом, возникают пучины.
В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовых и гидрологических условиях наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд.
С этой целью применяют различные специальные мероприятия:
использование непучинистых или слабопучинистых грунтов (табл. 4.22, 4.23) для сооружения верхней части земляного полотна, находящегося в зоне промерзания;
осушение рабочего слоя земляного полотна, в том числе дренажа для увеличения расстояния от низа дорожной одежды до уровня подземных вод; устройство гидроизолирующих или капилляропрерывающих прослоек для перехода от 2-й или 3-й схемы увлажнения рабочего слоя земляного полотна к 1-й схеме;
Таблица 4.22
Классификация грунтов по степени пучинистости при замерзании (СНиП 2.05.02-85, прил. 2 табл. 6)
Группы грунтов по пучинистости |
Степень пучинистости |
Относительное морозное пучение |
I |
Непучинистый |
1 и менее |
II |
Слабопучинистый |
Свыше 1 до 4 |
III |
Пучинистый |
Свыше 4 до 7 |
IV |
Сильнопучинистый |
Свыше 7 до 10 |
V |
Чрезмернопучинистыи |
Свыше 10 |
Таблица 4.23
Группы грунтов по степени пучинистости (СНиП 2.05.02-85, прил. 2 табл. 7)
Грунт |
Группа |
Песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц мельче 0,05 до 2 % |
I |
Песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц мельче 0,05 до 15 %, мелкий с содержанием частиц мельче 0,05 до 15 %, супесь легкая крупная |
II |
Супесь легкая: суглинок легкий и тяжелый, глины |
III |
Песок пылеватый; супесь пылеватая; суглинок тяжелый пылеватый |
IV |
Супесь тяжелая пылеватая: суглинок легкий пылеватый |
V |
устройство морозозащитного слоя из непучинистых минеральных материалов, в том числе укрепленных малыми дозами минеральных или органических вяжущих;
устройство теплоизолирующих слоев, снижающих глубину или полностью исключающих промерзание грунта под дорожной одеждой;
устройство основания дорожной одежды из монолитных материалов (типа тощего бетона или других зернистых материалов, обработанных минеральным или органическим вяжущим).
Конструкцию считают морозоустойчивой, если соблюдено условие
lпучlдоп, где (4.28)
lпуч- расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;
lдоп - допускаемое для данной конструкции пучение грунта (табл. 4.24).
Таблица 4.24
Тип дорожных одежд |
Вид покрытия |
Допустимая величина морозного пучения lдоп, см |
Капитальные |
Асфальтобетонное |
4 |
Облегченные |
Асфальтобетонное |
6 |
Переходные |
Переходное |
10 |
Примечание. В восточных районах II-III дорожно-климатических зон значения lдоп следует увеличивать на 20-40 % (большие значения для облегченных и переходных дорожных одежд).
Расчет на морозоустойчивость необходимо выполнять для характерных участков или групп характерных участков дороги, сходных по грунтово-гидрологическим условиям, имеющим одну и ту же конструкцию дорожной одежды и схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна.
При предварительной проверке на морозоустойчивость величину возможного морозного пучения следует определять по формуле:
lпуч=lпуч.срКугвКплКгрКнагрКвл, где (4.29)
lпуч.ср- величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая порис. 4.19в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости (табл.4.23) и глубины промерзания (Znp);
Кугв- коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (рис.4.20); при отсутствии влияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод следует принимать: для супеси тяжелой и пылеватой и суглинкаКугв= 0,53; для песка и супеси легкой и крупнойКугв= 0,43;
Кпл- коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (табл.4.25);
Кгр- коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки (табл.4.26);
Кнагр- коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рис.4.21);
Квл- коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (табл.4.27).
Рис. 4.19. Графики для определения осредненной величины морозного пучения lпуч.ср: кривые II-V выбирают в соответствии с табл. 4.23, кривую IIа выбирают при 2-й и 3-й схеме увлажнения рабочего слоя, кривую IIб - при 1-й схеме увлажнения
Рис. 4.20. Зависимость коэффициента Кугвот расстояния от низа дорожной одежды до расчетного УГВ или УПВ: 1 - супесь тяжелая и тяжелая пылеватая, суглинок; 2 - песок, супесь легкая и легкая крупная
Таблица 4.25
Коэффициент уплотнения, Купл |
Кпл | |
Песок пылеватый, супесь легкая и пылеватая, суглинки, глины |
Пески кроме пылеватых, супесь легкая крупная | |
1,03-1,00 |
0,8 |
1,0 |
1,01-0,98 |
1,0 |
1,0 |
0,97-0,95 |
1,2 |
1.1 |
0,94-0,90 |
1,3 |
1,2 |
Менее 0,90 |
1,5 |
1,3 |
Таблица 4.26
Грунт |
Кгр |
Пески |
1,0 |
Супеси |
1,1 |
Суглинки |
1,3 |
Глины |
1,5 |
Рис. 4.21. Зависимость коэффициента Кнагрот глубины промерзанияZnpот поверхности покрытия: 1 - супесь тяжелая и пылеватая, суглинок; 2 - песок, супесь легкая, крупная
Таблица 4.27
Относительная влажность W/WT |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
Кпл |
1.0 |
1.1 |
1.2 |
1,3 |
Если данные натурных наблюдений отсутствуют, глубину промерзания дорожной конструкции допускается определять по формуле
Znp=Znp(ср)1,38, где (4.30)
Znp(ср)- средняя глубина промерзания для данного района, устанавливаемая при помощи карт изолиний (рис. 4.22).
Рис. 4.22. Карта изолиний глубины промерзания Znp(ср)грунтов на территории СНГ: 1 - граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов; 2 - то же, островного; 3 - границы стран СНГ
При глубине промерзания дорожной конструкции Znpдо 2 мlпуч.срустанавливают по графикам рис.4.19. ПриZnpот 2,0 до 3,0 мlпуч.срвычисляют по формуле:
lпуч.ср=lпуч.ср2,0[а+b( Znp-c)], где (4.31)
lпуч.ср2,0- величина морозного пучения приZnp= 2,0 м;
а = 1,0;b= 0,16;с= 2,0 при 2,0 <Znp< 2,5;
а= 1,08;b= 0,08;с= 2,5 при 2,5 <Znp< 3,0.
Если при расчетном сроке службы до 10 лет полученная величина возможного пучения будет превышать требуемую (см. табл. 4.24), а при сроке службы более 10 лет будет превышать 80 % от требуемой, необходимо рассмотреть вариант устройства морозозащитного слоя. В этом случае предварительно определяют ориентировочно требуемую толщину морозоустойчивой конструкции дорожной одежды, используя графики рис.4.19. Для этого, зная допустимую величину морозного пученияlдоп, рассчитывают среднюю величину морозного пученияlпуч.срформуле:
lпуч.ср=lдоп/ КугвКплКгрКнагрКвл. (4.32)
Затем по графику рис. 4.19в соответствии с группой грунта по степени пучинистости определяютhод. Уточненный расчет толщины морозозащитного слоя (hM3) выполняют по термическому сопротивлению конструкций. Для этого необходимо иметь следующие исходные данные:
географическое местоположение рассматриваемого участка дороги;
конструкцию дорожной одежды (наименование и толщина слоев), необходимую по условиям прочности и дренирования;
схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна (1, или 3) и расчетную глубину залегания подземных вод от поверхности покрытия;
наименование грунтов земляного полотна;
расчетный срок службы дорожной одежды.
Основные направления и меры борьбы с пучинами состоят в том, чтобы максимально ускорить оттаивание и просыхание в первую очередь боковых частей земляного полотна, предохранить покрытие от разрушения, а там, где этих мер недостаточно, перестроить пучинистые участки с использованием прослоек из рулонных геосинтетических материалов.
Одной из важных мер, предотвращающих пучины или ослабляющих их воздействие на дорогу, является прокопка осушительных воронок с помощью машины с рабочим органом роторного типа, смонтированной на колесном тракторе. Воронки роют с обеих сторон в шахматном порядке на расстоянии 3-4 м одна от другой. Они имеют ширину 0,2-0,3 м, а глубина равна толщине дорожной одежды, включая песчаный подстилающий слой. Дну их придается продольный уклон 40-50 %. Воронки способствуют быстрейшему оттаиванию земляного полотна и отводу образующейся воды.
Для предохранения покрытия от разрушения на пучинистом участке устраивают дополнительный слой («подушку») из котельного шлака, несмерзшегося сухого песка или гравийно-песчаной смеси толщиной 10-15 см. На «подушку» укладывают деревянные щиты или временное колейное покрытие. На отдельных участках, где дорожная одежда обладает малой прочностью, движение переносят на объезд или ограничивают скорость движения и грузоподъемность автомобилей. Борьбу с пучинами прекращают, когда грунт земляного полотна полностью оттает и просохнет.