Otvety_na_ekz

Рj = G × j - сопротивление инерционных сил, даН;

j - относительное ускорение.

2. Деформации и разрушения автомобильных дорог.

Под совместным воздействием многократно повторяющихся нагрузок от автомобилей и природных факторов в земляном полотне и в дорожной одежде возникают напряжения и деформации, которые, постепенно накапливаясь, могут привести к их разрушению. При деформациях и разрушениях земляного полотна неизбежно деформируется и разрушается дорожная одежда.

Поддеформацией понимают изменение размеров или формы тела без уменьшения его массы и без потери сплошности. Разрушение - это изменение размеров и формы тела с изменением (уменьшением) массы тела или потерей сплошности. В практической деятельности все виды деформаций и разрушений часто относят к дефектам состояния дороги, которые включают в себя также отступления от проектных решений или нормативных требований по геометрическим параметрам, инженерному оборудованию и обустройству дорог, организации и безопасности движения, эксплуатационному состоянию дорог и др.

Причиной возникающих деформаций могут быть проектные ошибки и строительные недостатки, недостатки в содержании и ремонте, условия эксплуатации дорог, природно-климатические факторы. Чаше всего причиной возникновения деформаций является сочетание нескольких из перечисленных факторов, действующих одновременно. На правильно спроектированной, построенной и эксплуатируемой дороге в пределах межремонтных сроков службы дорожных одежд и покрытий не должно быть разрушений (кроме износа покрытий), но могут быть деформации в допустимых пределах.

Основные факторы, являющиеся причинами образования и накопления деформаций и появления разрушений конструктивных элементов автомобильных дорог в процессе эксплуатации, по отношению к условиям работы этих элементов можно разделить на внешние, не зависящие от дороги, и внутренние, непосредственно зависящие от дороги.

Главными из них являются внешние факторы, к которым относится воздействие автомобильной нагрузки и природно-климатических условий.

Из внешних факторов наибольшее влияние на механизм образования деформаций и разрушения оказывают:

нагрузки на ось автомобиля и большое давление в автомобильных шинах;

количество повторных приложений тяжелой нагрузки при высокой интенсивности движения и короткие интервалы между этими приложениями, особенно при проходе многоосных автомобилей;

продолжительность приложения каждой нагрузки и суммарная продолжительность, которая зависит от скорости движения автомобилей на сложных участках дороги (кривые малого радиуса, крутые подъёмы, пересечения, сужения проезжей части и др.), а также при высокой плотности транспортных потоков, задержках и заторах;

температура воздуха и солнечная радиация, под воздействием которых повышается или понижается температура покрытия и изменяются физико-механические свойства асфальтобетона, битума и битумоминеральных смесей;

тип грунта земляного полотна и условия его увлажнения грунтовыми и поверхностными водами, поскольку при повышении влажности грунтов выше оптимального уровня значительно снижается вязкость и увеличивается пластичность грунтов, что способствует накоплению остаточных деформаций в земляном полотне и во всей дорожной одежде.

В летний период особенно заметно влияние внешних факторов на накопление остаточных деформаций в слоях дорожной одежды из асфальтобетона и битумоминеральных смесей, которое объясняется термопластическими и вязкоупругими свойствами этих материалов. При повышенной температуре асфальтобетона энергия сил взаимодействия Ван-дер-Ваальса между частицами битума ослабевает, вязкость уменьшается, модуль упругости снижается, а величина остаточных деформаций увеличивается. Этот эффект возрастает при плохом составе смеси, когда введено чрезмерное количество вяжущего, использован битум с недостаточной вязкостью, занижено содержание заполнителя по отношению к дозировке вяжущего, а также при недостаточном уплотнении смеси.

Квнутренним факторам относятся физико-механические характеристики дорожной конструкции и материалов её слоев, включая слои дорожной одежды и грунты активной зоны земляного полотна, а также показатели напряжённо-деформированного состояния этих слоев и материалов под действием нагрузки от колес автомобилей и изменения водно-теплового режима.

Кнаиболее важным внутренним факторам можно отнести:

недоуплотнение или неравномерное уплотнение в поперечном направлении слоев нежёстких дорожных одежд и земляного полотна;

неравномерный износ (истирание) покрытия под действием колёс автомобилей;

образование пластических деформаций в асфальтобетонных покрытиях и слоях из битумоминеральных смесей, особенно в периоды нагревания этих покрытий до высокой температуры, при которой значительно снижается вязкость битума, прочность на сдвиг и деформативные характеристики асфальтобетона и может произойти боковое выпирание материала слоя. В холодный период, наоборот, вязкость битума возрастает, увеличивается прочность и жесткость асфальтобетона, происходит образование температурных трещин;

появление структурных разрушений и накопление остаточных деформаций в покрытии и других слоях дорожной одежды, когда вертикальные или горизонтальные напряжения, возникающие от воздействия колёс тяжёлых автомобилей, превысят допустимые значения и начнётся нарушение сплошности или структуры материала одного или нескольких слоев;

накопление остаточных деформаций в грунте земляного полотна под действием нагрузки от тяжелых грузовых автомобилей, особенно в период наибольшего увлажнения грунта, когда их несущая способность снижается до минимальных значений.

Накопление деформаций в конструктивных элементах дороги в процессе эксплуатации происходит неравномерно. Можно условно выделить несколько характерных периодов изменения транспортноэксплуатационного состояния дороги во времени (рис. 5.1.).

Рис. 5.1. Характерные периоды изменения состояния дороги:

1 - очень хорошее; 2 - хорошее; 3 - удовлетворительное; 4 - плохое, недопустимое; t1, t2, t3, t4 - продолжительность различных периодов, лет

Первый период после завершения строительства и ввода автомобильной дороги в эксплуатацию характерен очень высоким уровнем состояния дороги. В этот период происходит медленный, малозаметный износ покрытия. В результате действия движущихся автомобилей происходит доуплотнение слоев дорожной одежды и земляного полотна и формирование их устойчивой структуры. Отдельные деформации возникают главным образом вследствие дефектов строительства, ремонта или содержания. Для их устранения достаточно выполнять систематические работы по содержанию дороги. Задержка по срокам или неполное выполнение этих работ приводит к существенному сокращению продолжительности первого периода и наступления второго.

Второй период характерен достаточно хорошим уровнем состояния дороги. Однако заметно увеличивается износ покрытия, снижаются его сцепные качества и ровность, появляются трещины и выбоины. Степень и скорость развития этих деформаций зависят прежде всего от интенсивности и состава транспортного потока. Особенно большое разрушающее воздействие оказывают тяжёлые грузовые автомобили, автопоезда, сочленённые и многоосные транспортные средства.

Для устранения накопившихся деформаций и других дефектов необходимо своевременно выполнять работы по ремонту дороги с воспроизводством её первоначальных транспортно-эксплуатационных характеристик, при котором должно производиться возмещение износа покрытия, восстановление и улучшение его ровности и сцепных качеств, устранение всех деформаций и повреждений дорожного покрытия, земляного полотна.

Промедление с выполнением восстановительных работ приводит к значительному ускорению темпов нарастания деформаций.

Третий период характерен накоплением деформаций не только в покрытии, но и в других слоях дорожной одежды, а также в земляном полотне. Как правило, к этому периоду значительно возрастает интенсивность движения, в том числе и количество тяжёлых грузовых автомобилей. Начинает проявляться эффект старения и деградации структуры материалов слоев дорожной одежды; накапливаются усталостные явления. В результате увеличивается площадь деформаций дорожной одежды, появляются её разрушения.

Состояние дороги быстро переходит от удовлетворительного к плохому. Требуется немедленный капитальный ремонт с усилением дорожной одежды или реконструкция. Задержка с проведением этих работ приводит к быстрому разрушению дороги и многократному удорожанию работ по ее реабилитации в последующем.

Важно отметить, что продолжительность того или иного состояния дороги в значительной степени зависит от уровня эксплуатационного содержания и своевременности выполнения работ по предупреждению и устранению возникающих деформаций и разрушений.

3. Оценка состояния автомобильных дорог и определения ремонта, капитального ремонта, реконструкции автомобильных дорог.

Автомобильные дороги общего пользования представляют собой комплекс инженерных дорожных сооружений, предназначенных для обеспечения круглогодичного, непрерывного, комфортного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной нагрузкой и установленными скоростями.

Автомобильные дороги должны быть обустроены объектами сервиса и оборудованы средствами технического регулирования и обеспечения безопасности движения согласно требованиям действующих стандартов, норм и правил.

Дорожные сооружения, входящие в состав автомобильной дороги, - это ее основные конструктивные элементы: земляное полотно и дорожная одежда, искусственные сооружения (мосты, путепроводы, эстакады, трубы, тоннели и др.), защитные сооружения (снегозащитные лесонасаждения, постоянные снегозащитные заборы, шумозащитные и ветрозащитные устройства, устройства для защиты дорог от снежных лавин, обвалов, оползней и др.), элементы обустройства дорог (остановочные площадки и автопавильоны для пассажиров, площадки отдыха, специальные площадки для остановки и стоянки автомобилей и др.).

Элементы дороги, ее состояние и свойства имеют большое количество параметров, характеристик и показателей.

Параметр - это величина, характеризующая какое-либо основное свойство дороги, процесса. Например, ширина проезжей части, радиус кривой в плане и т.д. Характеристика - понятие, близкое к понятию параметра. Означает описание характерных, отличительных качеств предмета или явления. Например, шероховатость дорожного покрытия. Показатель - величина или оценка, по которой можно сравнивать и судить о количественных или качественных достоинствах предмета или явления. Критерий - количественный или порядковый показатель, выражающий предельную меру оцениваемого параметра или характеристики при выборе принимаемого решения. Другими словами, это мерило оценки или суждения.

Показателями технического уровня и эксплуатационного состояния могут быть абсолютные значения параметров и характеристик дорог или коэффициенты, т.е. относительные величины. В абсолютной форме эти показатели хорошо раскрывают физическую сущность оцениваемых параметров, но затрудняют сравнительную оценку. В относительной форме сразу можно сделать вывод о соответствии того или иного параметра установленным требованиям.

Различают технико-эксплуатационные качества или характеристики дороги, транспортноэксплуатационное состояние и транспортно-эксплутационные показатели дороги, а также техникоэкономические показатели работы автомобильного транспорта на данной дороге.

Технические и технико-эксплуатационные качества или характеристики автомобильной дороги (ТЭК АД и ТЭХ АД) - это характеристики надежности и работоспособности дороги как искусственного сооружения и его технического состояния в процессе эксплуатации. К ним относятся прочность дорожной одежды, ровность, шероховатость и сцепные качества покрытий, устойчивость земляного полотна, показатели наличия инженерного оборудования и обустройства (знаков, ограждений, автобусных остановок, автозаправочных станций, мотелей) и т.д.

В относительной форме технические параметры и характеристики оценивают системой относительных коэффициентов - показатели прочности, ровности, сцепных качеств и т.д.

Транспортно-эксплуатационное состояние автомобильной дороги (ТЭС АД) - это комплекс фактических параметров и характеристик технического уровня и эксплуатационного состояния на момент обследования и оценки, обеспечивающих ее потребительские свойства.

Транспортно-эксплуатационные показатели автомобильной дороги (ТЭП АД) - это показатели свойств дороги как транспортного сооружения и ее потребительских свойств, то есть тех свойств, которыми должна обладать дорога, чтобы удовлетворять запросы пользователей, потребителей дорожных услуг.

К транспортно-эксплуатационным показателям относят: обеспеченную дорогой скорость, удобство и безопасность движения, пропускную способность и уровень загрузки дороги движением, допустимую осевую нагрузку и общую массу автомобилей, эргономические, эстетические и экологические свойства дороги и др. Главным транспортно-эксплуатационным показателем является обеспеченная дорогой скорость движения, которая может быть оценена коэффициентом обеспеченности расчетной скорости.

4. Технология ремонта земляного полотна и системы водоотвода.

При изменении плана и продольного профиля дороги с доведением параметров до норм, соответствующих установленной категории, работы по устройству земляного полотна выполняют согласно проекта на капитальный ремонт. Чтобы создать устойчивые конструкции, не подверженные просадкам, деформациям пучинообразований, оползневым явлениям, обрушениям, сплывам и другим видам разрушений при проектировании следует учесть опыт эксплуатации дороги и применять георешетку в местных климатических и грунтово-гидрологических условиях. При изменении продольного профиля насыпи земляные работы выполняют после удаления и складирования материала дорожной одежды для возможного дальнейшего использования. При смягчении продольного уклона дороги в выемке последовательно выполняют работы по ее уширению вверху, удалению дорожной одежды, уширению выемки в нижней части и углублению. В условиях систематического подтопления насыпи при разливах рек и таянии снежных отложений, насыпях повышенной снегозаносимости в зимний период на длительных по протяженности участках дороги, обширных и систематических образованиях пучин осуществляют поднятие их высотных отметок. Одновременно для улучшения условий снегопереноса, повышения устойчивости может потребоваться и выполнение работ по уполаживанию откосов. При выполнении работ по уширению с участков боковых резервов, подлежащих засыпке, обочин и откосов удаляют растительный грунт. При соответствующем технико-экономическом обосновании подлежит удалению также и дорожная одежда, особенно в случаях, если материалы по своему качеству могут быть повторно использованы. Одновременно с уширением насыпи при поднятии ее высотных отметок, при устройстве переходно-скоростных полос на пересечениях и примыканиях, съездах и подъездах к площадкам остановки, стоянки автомобилей, отдыха, дополнительных полос проезжей части дороги для грузового движения выполняют работы по сохранению или улучшению работоспособности дренирующего слоя. Уширение насыпи производят послойно от основания с обязательной нарезкой на откосах уширяемой насыпи уступов для предотвращения сползания грунта с учетом его вида, высотных отметок и поперечного профиля, местных климатических и гидрологических условий. При выполнении работ по уширению применяют грунты, пригодные по своим показателям для укладки в насыпь уширения. На участках, где отмечены пучины, следует устранить причины их образования и использовать для уширения только дренирующие грунты из георешеток.

Использование при уширении или поднятии высотных отметок насыпи местных материалов и грунтов особых разновидностей (крупнообломочные, галечниковые и гравелистые, золы, шлаки и т.д.) следует обосновать техникоэкономическими расчетами. На сооружаемых на стадии капитального ремонта пересечениях и примыканиях, площадках для остановки и стоянки автомобилей, в других местах, оговариваемых "Классификацией", при капитальном ремонте дороги земляное полотно и водоотвод выполняются в соответствии с проектом на капитальный ремонт, нормами СНиП 2.05.02-85. Чтобы правильно назначить противопучинные мероприятия, рекомендуется на пучинистых участках организовать постоянное наблюдение. На участках, сложенных лессовыми, набухающими и просадочными грунтами, где отмечаются систематическое пучение или просадки грунтов, производят замену пучинистых грунтов непучинистыми на глубину промерзания, характерную для условий ремонтируемого участка, применяют решения по эффективному осушению грунтов. При увеличении высотных отметок насыпи выполняют работы по устройству капилляропрерывающих, водонепроницаемых, теплоизолирующих, защитных и других прослоек в зависимости от их необходимости, в том числе с использованием рулонных геосинтетических материалов. Ликвидацию деформаций откосов в виде оползней со смещением значительных объемов грунта, обрушений и других разрушений, характерных для потери общей устойчивости, выполняют по специальным проектам, особенно, если разрушения затронули проезжую часть дороги. Для этого используются решения в виде уположения откосов, устройства грунтовых упорных берм, подпорных стенок, в т.ч. сооружаемых с использованием габионов каркасного типа, галерей и других удерживающих сооружений. На месте отмеченных разрушений, прежде всего, выполняют работы по обеспечению пропуска по дороге транспортных средств и недопущения дальнейшего разрушения насыпи (выемки). При сплывах грунта поверхности откосов высоких насыпей и глубоких выемок целесообразно уположение откосов, использовать такие методы повышения их устойчивости, как закрепление грунтов, устройство защитных экранов из различных решетчатых конструкций, заполненных щебнем или грунтом, осушение грунта земляного полотна, организация сброса поверхностных вод с проезжей части, обочин и др. На участках дорог, на которых отсутствует, но по результатам обследования отмечена возможность образования значительных деформаций в виде обрушений, оползней и др., необходимо предусматривать различные предупреждающие мероприятия, в том числе повышение сцепления оползневой массы с ложем оползня с помощью шпон, свай, столбов, цементацию оползневых склонов и укрепление подошвы оползней устройством подпорных стенок, контрфорсов и других сооружений удерживающего вида.

На участках дорог, проходящих в горной местности, откосы которых сложены неустойчивыми горными породами (наличие камнепадов, осыпей, обвалов) необходимо выполнить работы по их раскрытию с уменьшением крутизны, выполнить работы по искусственному обрушению отдельных зон, выступов с целью выравнивания поверхности и ликвидации потенциально обвальных мест. Все неустойчивые участки откосов рекомендуется покрывать металлической сеткой с закреплением ее по контуру анкерами, укрепленными в скальном грунте. При капитальном ремонте на основе проектов могут сооружаться подъездные пути и дороги к различным объектам обеспечения работ материалами, площадки для складирования материалов временные объезды ремонтируемых участков и другие объекты обеспечения работ. После проведения работ по капитальному ремонту участки земель, использованные под устройство временных дорог, подъездов, объездных путей, площадок для складирования грунта и материалов, устройства временных сооружений и т.д. должны быть рекультивированы.

5.Способы и схемы уширения земляного полотна.

Впроцессе реконструкции выполняют работы по уширению земляного полотна. Может быть односторонним и двухсторонним.

Двухстороннее (симметричное ) уширение – уширение при котором ось существующей дороги остается без изменения и совмещается с осью реконструируемой дороги. При этом уширение происходит путем досыпки насыпи или срезки выемки с двух сторон. Такие уширения целесообразны при глубине выемки 2-3м.

Преимущество в том, что дорожная одежда после ее уширения располагается на прочном, хорошо сформулировавшим земляном полотне, что обеспечивает возможность создания прочной дорожной одежды.

Недостатком является необходимость с двух сторон снимать и устанавливать инженерные оборудования и обустройства, переносить и перекладывать различные коммуникации, удлинять трубы и уширять мосты, систему водоотвод и дренажа.

Одностороннее или не симметричное – это уширение при котором оси реконструируемой дороги смещается от оси существующей дороги, а уширение происходит путем отсыпки насыпи и срезки выемки с одной стороны.

Преимущество: все работы по уширению земляного полотна сосредоточены с одной стороны, благодаря чему создаются лучшие условия для работы дорожных машин. Сокращаются объемы работ по снятию и установки инженерного оборудования, переносу и переустройства водоотвода, дренажа.

Недостаток состоит в том, что часть ширины новой дорожной одежды располагается на старом земляном полотне, а часть на уложенном грунте, которому трудно придать такую же степень уплотнения и устойчивость как у старого земляного полотна, кроме того при одностороннем движении увеличивается потребность в материалах для устройства покрытия из-за необходимости укладки дополнительного слоя покрытия для того чтобы переместить ось проезжей части и обеспечить равный уклон на обеих полосах движения.

6.Технология ремонта дорожных одежд.

Кремонту дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием относят работы по усилению дорожных одежд с исправлением продольных и поперечных неровностей, укладкой дополнительных слоев основания и покрытия; уширению дорожной одежды до норм, соответствующих категории ремонтируемой дороги; ликвидации колей глубиной более 45 мм с заменой нестабильных слоев методами фрезерования и регенерации; устройству вновь дорожных одежд в местах исправления и перестройки земляного полотна и другие работы.

Как правило, ремонт покрытий и дорожных одежд выполняют в составе общего комплекса работ по ремонту дороги в соответствии с проектом, разработанным на основании результатов диагностики и детального обследования транспортноэксплуатационного состояния дороги. Конкретный метод ремонта выбирают в зависимости от состояния дороги, интенсивности движения, наличия материалов и дорожной техники, установленных сроков ремонта и объёмов работ, возможности объезда ремонтируемого участка.

При этом все работы можно разбить на несколько этапов: подготовительные работы; приготовление и доставка материалов; распределение и разравнивание материалов; уплотнение; заключительные работы и уход за отремонтированным участком и организация движения.

Подготовительные работы включают в себя:

-оценку условий проведения ремонта, изучение и анализ проектно-сметной документации, уточнение видов и объёмов работ; условий поставки материалов;

-подбор оптимальных составов машин и оборудования, проверка их готовности к работе; составление технологических карт и графиков организации работ;

-организацию контроля качества материалов и работ; -организацию движения на участке ремонта путём установки ограждений и временных

знаков, устройства разметки, освещения; устройство съездов, объездов или временных дорог;

-очистку, мойку, подгрунтовку старого покрытия, выполнение работ по заделке трещин, выбоин и устранению других дефектов;

устройство выравнивающего слоя.

Состав подготовительных работ может быть сокращён или расширен в зависимости от конкретных условий.

Перед укладкой слоев износа, шероховатых слоев, слоя поверхностной обработки или слоя усиления необходимо выполнить работы по текущему ремонту: заделать трещины и провести ямочный ремонт, исправить кромки и устранить другие мелкие повреждения. Если ямочный ремонт производят горячей смесью, то после заделки выбоин можно сразу укладывать слой износа способом поверхностной обработки или другим способом.

Если ямочный ремонт производится с применением холодных смесей, то слои износа, защитные, шероховатые и другие слои можно устраивать через 10-12 дней, когда произойдёт доуплотнение и формирование отремонтированных мест под движением автомобилей.

Устранение неровностей может производиться фрезерованием или укладкой выравнивающего слоя. Незначительные неровности могут устраняться за счёт увеличения расхода основного материала при устройстве защитного слоя или слоя износа. Для

устранения неровностей до 40 мм укладывают выравнивающий слой из мелкозернистых асфальтобетонных смесей, а при неровностях более 50 мм - из крупнозернистых смесей.

Приготовление и доставка материалов. Способ приготовления и доставка материалов к месту их укладки зависит от выбранного способа ремонта и технологии работ.

На место производства работ могут доставляться исходные материалы в виде щебня, песка, битума или битумной эмульсии и др., из которых приготавливается смесь и укладывается. Может доставляться готовая смесь, приготовленная в стационарной установке на заводе или в передвижном смесителе в процессе движения от места загрузки

кместу укладки. В любом случае необходимо заранее уточнить требования к качеству и составу материалов, условиям их приготовления и транспортировки и организовать контроль качества.

Особое внимание необходимо обращать на сохранение температуры горячих и тёплых смесей в процессе транспортировки. В зависимости от температуры воздуха и требований

ктемпературе материала может быть ограничена дальность транспортировки или возникнет необходимость дополнительных мер по поддержанию температуры путём обогрева и утепления кузова или ёмкостей транспортных машин.

При транспортировке некоторых материалов пластичной консистенции происходит их расслаивание, для предупреждения которого необходимо применять принудительное перемешивание в процессе доставки. Рыхлые материалы, в том числе асфальтобетонные смеси в процессе транспортировки, погрузки и разгрузки подвержены сегрегации, то есть разделению по фракциям, что может служить причиной неоднородности слоев покрытия из этих материалов. Во избежание этого явления необходимо соблюдать требования к способам погрузки, разгрузки и подачи материалов в укладочные машины, особенно при использовании для транспортировки автомобилей очень большой грузоподъёмности. Важно обеспечить контроль качества материалов на месте укладки, предусмотренной нормами.

Распределение и разравнивание. Укладка, распределение и разравнивание выполняются различными машинами и оборудованием в зависимости от применяемых материалов и технологии работ. При этом важное значение имеет соблюдение требований

кпогодным условиям и состоянию поверхности, на которую укладывается материал, к температуре материала, к толщине укладываемого материала с учётом запаса на уплотнение, его однородности, равномерности, ровности. Выполнение большинства этих требований зависит от настройки и качества управления рабочих органов укладочных и распределяющих машин. Поэтому их настройка и подготовка к работе требует особого внимания.

Уплотнение. Выбор средств уплотнения, схем движения, количество проходов катков или других уплотняющих машин зависит от применяемых материалов, технологии и укладывающих машин.

Степень уплотнения материала является одним из главнейших факторов, определяющих прочность, водонасыщаемость и другие физико-механические свойства слоев покрытия и дорожной одежды. Для материалов, укладываемых в горячем состоянии, особое значение имеют требования к температуре смеси в момент начала и окончания уплотнения. Поэтому необходим контроль за температурой материала в момент уплотнения, за соблюдением требований, за числом проходов катков и схемой их движения, а также за достигнутой плотностью уложенного слоя. Материалы, укладываемые тонкими слоями в жидком виде и холодном состоянии, не требуют уплотнения.