Утверждено
распоряжением Росавтодора
№ ОС-556-р от 24 06 2002

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ВЫЯВЛЕНИЮ И УСТРАНЕНИЮ
КОЛЕЙ НА НЕЖЕСТКИХ
ДОРОЖНЫХ ОДЕЖДАХ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА
(РОСАВТОДОР)

Москва 2002

Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежестких дорожных одеждах

Рекомендации по устранению колей на нежестких дорожных одеждах разработаны по заданию Государственной службы дорожного хозяйства и предназначены для использования дорожными проектными и производственными организациями при определении и оценке степени колееобразования, расчете и прогнозировании возможной динамики этого процесса, а также при выборе методов и технологии работ по устранению и предупреждению образования колей.

Рекомендации состоят из 3 частей, каждая из которых имеет самостоятельное значение.

Первая часть - содержит методику измерений и оценки эксплуатационного состояния дорог по глубине колеи. Ввиду отсутствия в дорожных организациях специальных передвижных дорожных лабораторий, оснащенных современным измерительным оборудованием, предлагается производить измерение глубины и параметров колеи с использованием укороченной двухметровой рейки. Дается шкала оценки глубины колеи по степени ее опасности для движения автомобилей.

Вторая часть - содержит методику расчета и прогнозирования возможного развития процесса колееобразования на перспективу 5 лет и более с учетом интенсивности, состава движения и доли тяжелых грузовых автомобилей исходя из прочности дорожной конструкции, свойств материалов слоев дорожной одежды и грунта земляного полотна, природно-климатических условий и других эксплуатационных факторов.

Третья часть - содержит непосредственно практические методы и рекомендации по ликвидации и предупреждению образования колеи.

Все методы борьбы с колееобразованием разделены на четыре группы:

- организационно-технические мероприятия по снижению темпов колееобразования;

- методы ликвидации колей без устранения или с частичным устранением причин образования колей;

- методы ликвидации с устранением причин образования колей;

- методы предупреждения образования колей.

Конкретный метод и технологию борьбы с колееобразованием выбирают в каждом случае на основе анализа результатов обследования общего состояния дороги, выявления причин образования колей, их глубины, геометрических параметров и протяженности, интенсивности и состава движения, с учетом финансовых и материально-технических возможностей, сроков выполнения работ и других факторов.

Утверждено:

распоряжением Государственной

службы дорожного хозяйства

Министерства транспорта

Российской Федерации

№ ОС-441-Р от 17.05.2002 г.

Часть 1
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ И ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ДОРОГ ПО ГЛУБИНЕ КОЛЕИ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА
(РОСАВТОДОР)

Москва 2002

Под совместным воздействием движения тяжёлых и многоосных автомобилей и природно-климатических факторов на покрытиях дорожных одежд могут накапливаться дефекты и деформации, одним из видов которых является колея.

Получение полных и достоверных данных о параметрах колееобразования требует большого количества измерений специальными автоматизированными передвижными лабораториями с лазерным, ультразвуковым и другим оборудованием, широко применяемым во многих странах мира.

В настоящей работе рассматриваются методы ручного измерения глубины колеи, которые могут быть использованы при отсутствии указанных лабораторий.

При их разработке одновременно учитывались два принципиальных требования: обеспечить достаточную точность измерений для решения практических задач и максимально снизить затраты ручного труда в процессе полевых измерений.

Методика измерения глубины колеи с использованием укороченной рейки предназначена для оценки состояния поверхности проезжей части по ровности в поперечном направлении и позволяет выполнять измерение основных параметров колеи с целью планирования и организации работ по её устранению.

Методика разработана коллективом авторов МАДИ (ГТУ) в составе: д-ра техн. наук, проф. А.П. Васильева, д-ра техн. наук, проф. Ю.М. Яковлева, канд. техн. наук, доц. М.Г. Горячева, инж. М.Ю. Расторгуева и инж. С.В. Лугова.

1. Определения

Рейка укороченная - жёсткая прямолинейная рейка длиной 2000 мм, прикладываемая на подставочные стаканы, которые устанавливают на поверхности автомобильной дороги (проезжей части и обочине) с целью измерения просветов между рейкой и поверхностью проезжей части, а также расстояний между измеренными просветами.

Просвет под рейкой - зазор между нижней гранью рейки и поверхностью проезжей части дороги.

Подставочный стакан - приспособление в виде цилиндра постоянной (подставочный ста он постоянной высоты) и переменной (подставочный стакан переменной высоты) высоты, на которые прикладывают рейку в процессе определения параметров ровности в поперечном направлении.

Измерительный щуп - приспособление с измерительной шкалой заданной точности для определения просвета между рейкой и поверхностью проезжей части.

Общая глубина колеи относительно правого выпора - параметр колеи, определяемый расстоянием по вертикали от дна колеи до гребня правого выпора колеи.

Общая глубина колеи относительно левого выпора - параметр колеи, определяемый расстоянием по вертикали от дна колеи до гребня левого выпора колеи.

Глубина колеи - параметр колеи, определяемый расстоянием по вертикали от дна колеи до опорной грани рейки, уложенной в поперечном направлении на проезжую часть.

Дно колеи - параметр колеи, соответствующий самой нижней точке колеи.

Гребень выпора - параметр колеи, соответствующий самой верхней точке на выпоре.

Расстояние между гребнем колеи и дном колеи - расстояние по горизонтали между этими точками.

2. Организация работ по измерению параметров и глубины колеи на автомобильных дорогах

2.1. Измерение параметров и глубины колеи производят на автомобильных дорогах с нежесткими дорожными одеждами, имеющими покрытия из асфальтобетона или из материалов, обработанных органическими вяжущими

Работы по измерению глубины колеи производят в теплый период года при отсутствии воды на поверхности дороги. Измерение параметров колеи может выполняться как в составе общих работ по диагностике, так и самостоятельно. Для планирования работ на следующий год измерения выполняют в осенний период года после снижения высоких положительных температур воздуха на открытой местности до + 15 °С в дневное время. Завершить измерения следует до наступления устойчивых отрицательных температур.

2.2. Различают два способа измерения параметров колеи с применением укороченной рейки: упрощенный способ и измерение по методу вертикальных отметок.

Упрощенный способ рекомендуется для использования в процессе общей диагностики состояния дорог для предварительной оценки характера колееобразования, выявления участков, требующих устранения колеи, назначения вида работ и определения их ориентировочных объемов.

Способ определения параметров колеи путем измерения по методу вертикальных отметок рекомендуется для использования в процессе проектно-изыскательских работ для детальной оценки характера колееобразования и разработки проектно-сметной документации по устранению колеи.

2.3. Измерение параметров колей выполняется бригадой в рекомендуемом составе инженер - 1, техник - 2, рабочий - 1.

Оснащение бригады по измерению параметров колей включает:

- передвижную дорожную лабораторию или автомобиль «Дорожная служба» или любой другой автомобиль, позволяющий перевозить бригаду, измерительные приборы и дорожные знаки;

- рейку укороченную с уровнем, подставочные стаканы и измерительный щуп;

- курвиметр и измерительные ленты;

- защитные жилеты;

- набор дорожных знаков «Дорожные работы», «Объезд препятствия слева», «Ограничение максимальной скорости» и конусов.

2.4. Технологический процесс измерения глубины колеи может быть разбит на этапы:

- подготовительный;

- полевые обследования и измерения;

- обработка материалов полевых обследований и измерений и оформление документов.

2.5. Подготовительные работы включают:

- комплектование бригады;

- подготовку и оснащение передвижной лаборатории или другого автомобиля, средств измерения и защитных средств;

- заготовку форм журналов и таблиц;

- сбор информации об обследуемой дороге из технического паспорта дороги, АБДД, проекта, данных предыдущей диагностики или обследований;

- уточнение титула и категории дороги, интенсивности и состава движения, предварительное выявление участков с колеей;

- определение объемов работ по измерению параметров колеи, места дислокации бригады в период полевых работ;

- согласование работ с органами управления дорогой и органами ГИБДД;

- инструктаж исполнителей по правилам техники безопасности и охране труда в процессе выполнения полевых работ и измерений.

2.6. Полевые работы включают осмотр и оценку состояния поверхности дороги, а также измерения параметров колеи в установленном порядке.

2.6.1. Визуальный осмотр производят из автомобиля, движущегося со скоростью, позволяющей фиксировать дефекты состояния покрытия, но не более 20 км/ч или пешком. В местах, требующих детального осмотра и обследования, делаются остановки. Визуальное обследование дорог с раздельными проезжими частями производится в прямом и обратном направлениях.

2.6.2. В процессе визуального осмотра уточняют местоположение начала и конца самостоятельных участков с колеей в прямом и обратном направлениях и привязывают эти положения к километражу.

2.6.3. В местах измерения параметров колеи разбивают поперечник (створ), местоположение которого заносят в ведомость. До начала измерений с поверхности проезжей части и краевых укреплённых полос очищают пыль и грязь, чтобы были чётко видны границы покрытия и обочин.

2.6.4. На каждом самостоятельном участке производят измерения параметров колеи в соответствии с указаниями раздела 4.

2.6.5. Измерения производят под защитой автомобиля, располагающегося так, чтобы знаки «Дорожные работы», «Объезд препятствия слева» и «Ограничение максимальной скорости» были обращены навстречу движению отображённой на них информацией.

2.6.6. Результаты полевых измерений параметров колеи заносят в ведомость установленной формы и обрабатывают статистическим методами.

2.7. Работы по визуальному осмотру и измерению параметров колеи относятся к категории опасных. Все лица, участвующие в этой работе, должны строго соблюдать действующие «Правила техники безопасности при строительстве, ремонте и содержании дорог», а также другие ведомственные правила и инструкции. При выполнении работ непосредственно на дороге должны соблюдаться требования «Инструкции по организации движения и ограждению мест производства работ», а также специально разработанных для таких случаев инструкций и указаний.

3. Требования к измерительному оборудованию

3.1. Рейка укороченная и измерительный щуп (рис. 1):

- длина рейки должна быть 2000 ± 2 мм;

- прогиб рейки от собственного веса в середине пролёта не должен превышать 0,2 мм;

- ширина опорной грани рейки -50 ± 2 мм;

- отклонение опорной грани рейки от плоскости не должно превышать 0,2 мм; допускается вместо отклонения от плоскости измерять отклонение от прямолинейности продольного профиля поверхности опорной грани рейки, которое не должно превышать 0,2 мм;

- отклонение боковой грани рейки от прямолинейности не должно превышать 5 мм по длине рейки;

- рейка должна быть оснащена устройством для измерения уклона приложения рейки с точностью ± 0,001 (± 1,0 ‰);

Рис. 1. Рейка укороченная и измерительный щуп для оценки состояния поперечной ровности (колеи)

- на боковые грани рейки наносится шкала, оцифрованная через 10 см от 0 до 200; шкала должна иметь сантиметровые деления;

- длина измерительного щупа должна быть 1000 ± 2 мм, не считая держателя;

- диаметр измерительного щупа должен быть 5 ± 0,5 мм;

- шкала на измерительном щупе должна обеспечивать возможность измерения параметров колеи до 30 см; шкала должна иметь миллиметровые деления;

- отклонение продольности измерительного щупа не должно превышать 1,0 мм.

3.2. Подставочные стаканы (рис. 2):

- подставочные стаканы изготавливаются из стойкого к износу материала;

- высота подставочных стаканов постоянной высоты должна составлять 70 ± 0,5 мм; 100 ± 0,5 мм; 120 ± 0,5 мм; 150 ± 0,5 мм;

- диаметр подставочных стаканов постоянной высоты должен быть 50 ± 1 мм;

- высота подставочного стакана переменной высоты должна быть: наибольшая - 150 ± 0,5 мм; наименьшая - 70 ± 0,5 мм.

Рис. 2. Подставочные стаканы под рейку:

1 - постоянной высоты; 2 - переменной высоты

4. Проведение измерений

4.1. При проведении измерений следует разделять колеи по видам:

по расположению в пределах полосы движения (рис. 3):

- внешняя (справа по направлению движения);

- внутренняя (слева по направлению движения).

Рис. 3. Виды колеи по расположению в пределах полосы движения

Рис. 4. Виды колеи по очертанию в поперечном профиле:

А, Б - с одним выпором;

В - с двумя выпорами;

Г - без выпоров

Измерения проводят на всём протяжении оцениваемого участка, при необходимости в обоих направлениях, за исключением мест прерывания колеи. В этом случае каждый из участков (как по направлению, так до и после прерывания колеи в одном направлении) выделяют в самостоятельный.

По очертанию в поперечном профиле (рис. 4):

- колея с одним выпором;

- колея с двумя выпорами;

- колея без выпоров.

4.2. Измерения глубины колеи по упрощённой методике выполняют по внешней колее с соблюдением требований к количеству створов измерения на каждом самостоятельном участке.

4.2.1. Рейку укладывают на выпоры внешней колеи и берут один отсчёт h_K в точке, соответствующей наибольшему углублению колеи в каждом створе (рис. 5), при помощи измерительного щупа, устанавливаемого вертикально, с точностью до 1 мм; при отсутствии выпоров рейку укладывают на проезжую часть таким образом, чтобы перекрыть измеряемую колею.

Если в створе измерения имеется дефект покрытия (выбоина, трещина и т.п.), створ измерения может быть перемещён вперёд или назад на расстояние до 0,5 м, чтобы исключить влияние данного дефекта на считываемый параметр.

Рис. 5. Схема измерения глубины колеи по упрощённой методике

4.2.2. Количество створов измерения и расстояния между створами принимают в зависимости от длины самостоятельного и измерительного участков. Самостоятельным считается участок, на котором по визуальной оценке параметры колеи примерно одинаковы. Протяжённость такого участка может колебаться от 20 м до нескольких километров.

Самостоятельный участок разбивается на измерительные участки, длиной до 100 м (рис. 6).

4.2.3. Если общая длина самостоятельного участка не равна целому количеству измерительных участков по 100 м каждый, выделяется дополнительный укороченный измерительный участок.

Также назначается укороченный измерительный участок, если длина всего самостоятельного участка меньше 100 м.

4.2.4. На каждом измерительном участке выделяются 5 створов измерения на равном расстоянии один от другого (на 100-метровом участке через каждые 20 м), которым присваиваются номера от 1 до 5. При этом последний створ предыдущего измерительного участка становится первым створом последующего и имеет номер 5/1.

Укороченный измерительный участок также разбивается на 5 створов, расположенных на равном расстоянии один от другого (рис. 6).

Рис. 6. Схема самостоятельного и измерительного участков:

L - длина самостоятельного участка, м; l - длина измерительного участка, м; l_у - длина укороченного измерительного участка, м; а, а₁ - расстояния между створами измерения, м; 1, 2, 3, 4, 5/1 - номера створов измерения

4.2.5. Глубина колеи измеряется в наиболее глубоком месте каждого створа и записывается в ведомость. Форма ведомости с примером заполнения приведена в табл. 1.

По каждому измерительному участку определяют расчётную глубину колеи. Для этого анализируют результаты измерений в 5 створах измерительного участка, отбрасывают самую большую величину, а следующую за ней величину глубины колеи в убывающем ряде принимают за расчётную на данном измерительном участке (h_кн).

4.2.6. Расчётную глубину колеи для самостоятельного участка определяют как среднеарифметическую из всех значений расчётной глубины колеи на измерительных участках:

, мм.

Результаты расчётов заносят в ведомость (табл. 1).

Таблица 1

Ведомость измерения глубины колеи по упрощённому способу

Участок дороги ______________________ Направление _____________________

Номер полосы _______________________

Положение начала участка ____________ Положение конца участка __________

Дата измерения ______________________

4.3. Для детальной оценки параметров колееобразования рекомендуется использовать способ измерения вертикальных отметок с применением укороченной рейки и подставочных стаканов.

Измерения рекомендуется выполнять в каждом створе по внешней и внутренней полосам наката каждого направления движения. При отсутствии явно выраженной колеи по внутренней полосе наката измерения производятся только по внешней колее.

4.4. Измерения параметров колеи производят в намеченных створах, причем первый и последний створы на каждом самостоятельном участке должны быть расположены на расстоянии 2…5 м от начала и конца участка.

4.4.1. Количество створов измерений и расстояния между створами назначают в зависимости от длины оцениваемого участка с учетом требуемой точности и надежности измерении (табл. 2).

Таблица 2

Расстояния между приложениями рейки при оценке состояния дорог по глубине колеи

Примечание. При длине оцениваемого участка менее 100 м расстояние между створами измерении принимать равным 2 м для любых случаев.

Если в створе измерения расположен дефект верхнего слоя покрытия (трещина, выбоина и т.п.), то створ измерения следует вынести за зону влияния данного дефекта.

4.5. Измерение параметров внешней колеи выполняют в намеченном створе, прикладывая рейку к верхней грани подставочных стаканов в поперечном направлении.

4.5.1. Подставочный стакан постоянной высоты устанавливают на кромку проезжей части, кромку краевой полосы или обочину. Подставочный стакан переменной высоты устанавливают в одном створе с подставочным стаканом постоянной высоты. Ширина зазора под укладываемой рейкой, ограниченная подставочными стаканами, должна перекрывать считываемые параметры внешней колеи (рис. 7.1.).

4.5.2. Рейку следует выводить в положение нулевого поперечного уклона проезжей части (горизонтальное положение) с помощью подставочного стакана переменной высоты.

4.5.3. При каждом приложении рейки следует измерять:

- величины одного наибольшего - d₁ и двух наименьших - d₂ и d₃ просветов под рейкой (рис. 7.1) при помощи измерительного щупа, устанавливаемого вертикально, с точностью до 1 мм, при отсутствии выпоров величины d₂ и d₃ измеряют на выходе из колеи, определяемом визуально.

4.5.4. В процессе измерений заполняют ведомость, в которую заносят полученные результаты (табл. 3).

4.6. При оценке параметров внутренней колеи измерение проводят в тех же створах, в которых выполняли измерение внешней колеи.

4.6.1. Рейку прикладывают к верхней грани подставочных стаканов, выводя ее в положение нулевого поперечного уклона проезжей части (горизонтальное положение). Ширина зазора под укладываемой рейкой, ограниченная подставочными стаканами, должна перекрывать считываемые параметры внутренней колеи (рис. 7.2).

Рис. 7. Схема измерения параметров поперечной ровности проезжей части по методу вертикальных отметок:

1 - по внешней колее; 2 - по внутренней колее

4.6.2. При каждом приложении рейки следует измерять величины одного наибольшего - d₄ и двух наименьших - d₅ и d₆ просветов под рейкой (рис. 7.2) при помощи измерительного щупа, устанавливаемого вертикально, с точностью до 1 мм; при отсутствии выпоров величины d₅ и d₆ измеряют на выходе из колеи, определяемом визуально.

4.6.3. В процессе измерений заполняют ведомость, в которую заносят полученные результаты (табл. 3).

Таблица 3

Ведомость измерения параметров поперечной ровности (колеи) по методу вертикальных отметок

Участок дороги ______________________ Направление _____________________

Номер полосы ________________________

Положение начала участка _____________ Положение конца участка _________

Дата измерения ______________________

5. Обработка результатов измерений

5.1. Обработку результатов измерений по методу вертикальных отметок выполняют в следующей последовательности.

5.1.1. Рассчитывают суммарную неровность поверхности проезжей части в каждом створе по внешней колее (рис. 7) по формулам:

общая глубина колеи по отношению к правому выпору

h¢₁ = d₁ - d₂, мм;

общая глубина колеи по отношению к левому выпору

h¢₂ = d₁ - d₃, мм.

5.1.2. Рассчитывают суммарную неровность поверхности проезжей части в каждом створе по внутренней колее (рис. 7) по формулам:

общая глубина колеи по отношению к правому выпору

h¢¢₁ = d₄ - d₅, мм;

общая глубина колеи по отношению к левому выпору

h¢¢₂ = d₄ - d₆, мм.

5.1.3. Вычисление среднего значения общей (суммарной) неровности выполняют по формулам:

, мм;

, мм;

, мм;

, мм;

где n - количество замеров на участке.

5.1.4. Среднеквадратическое отклонение общей неровности поверхности проезжей части определяют по формулам:

, мм;

, мм;

, мм;

, мм;

5.1.5. Расчётное значение общей неровности поверхности проезжей части, сопоставляемое с оценочной шкалой, определяют по формулам:

 мм;

 мм;

 мм;

 мм;

где t - коэффициент нормированного отклонения, зависящий от гарантийной вероятности (принимать равным 1,04).

5.1.6. Выполнение расчётов сопровождают заполнением ведомости (табл. 4).

Таблица 4

Ведомость расчётных параметров поперечной ровности (колеи)

Участок дороги __________________ Направление _________________________

Номер полосы ____________ Положение начала участка __________ Положение конца участка __________

Дата измерения ___________________

6. Требования к состоянию дорог по глубине колеи

Полученные расчётные значения параметров и глубины колеи сопоставляют с их допустимыми и предельно допустимыми величинами, значения которых определены из условия обеспечения безопасности движения автомобилей на мокром покрытии со скоростью ниже расчётной на 25 % для допустимой глубины колеи и на 50 % для предельно допустимой глубины колеи, а также с учётом влияния колеи на условия очистки покрытия от снежных отложений и борьбы с зимней скользкостью (табл. 5 и 6).

Таблица 5

Шкала оценки состояния дорог по параметрам колеи, измеренным по упрощённой методике

Таблица 6

Шкала оценки состояния дорог по параметрам колеи, установленным по способу измерения вертикальных отметок

Участки дорог с глубиной колеи больше предельно допустимых значений относятся к опасным для движения автомобилей и требуют немедленного проведения работ по устранению колеи.

Утверждено

распоряжением Росавтодора

№ ОС-441-р от 17.05.2002

Часть 2
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ И ПРОГНОЗИРОВАНИЮ
КОЛЕЕОБРАЗОВАНИЯ НА НЕЖЕСТКИХ
ДОРОЖНЫХ ОДЕЖДАХ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА
(РОСАВТОДОР)

Москва 2002

Методические рекомендации по расчету и прогнозированию колееобразования на нежестких дорожных одеждах

Методические рекомендации предназначены для расчета и прогнозирования колееобразования на нежестких дорожных одеждах вследствие накопления остаточных деформаций в грунте земляного полотна, слоях основания и покрытия, а также структурного разрушения каменного материала. Рекомендации следует применять для вновь проектируемых и эксплуатируемых дорог.

Методика основывается на результатах теоретических и экспериментальных исследований, выполненных на кафедре строительства и эксплуатации дорог МАДИ (ГТУ), с использованием данных исследований Союздорнии, ГУП Росдорнии и др.

Методика разработана временным творческим коллективом, созданным при ООО «МАДИ-Путь», в составе: д-ра техн. наук А.П. Васильева (научный руководитель), д-ра техн. наук Ю.М. Яковлева (ответственный исполнитель), канд. техн. наук М.Г. Горячева, инж. С.В. Лугова, инж. М.Ю. Расторгуева (МАДИ ГТУ); д-ра техн. наук А.В. Руденского (ГУП Росдорнии).

1. Общие положения

1.1. Методические рекомендации предназначены для расчета и прогнозирования колееобразования на нежестких дорожных одеждах вследствие накопления остаточных деформаций в грунте земляного полотна, слоях основания и покрытия, а также структурного разрушения каменного материала. Рекомендации следует применять для вновь проектируемых и эксплуатируемых дорог.

1.2. Методика расчета и прогнозирования колееобразования предусматривает:

1.2.1. Сбор и обработку исходных данных.

1.2.2. Расчет и прогнозирование накопления остаточных деформаций в земляном полотне.

1.2.3. Расчет и прогнозирование накопления остаточных деформаций в слоях основания, не содержащих органическое вяжущее.

1.2.4. Расчет и прогнозирование накопления остаточных деформаций в слоях асфальтобетона и других битумосодержащих слоях.

1.2.5. Определение общей глубины колеи на основе результатов, полученных в п.п. 1.2.2.-1.2.4.

2. Сбор и обработка исходных данных

2.1. Сбор исходных данных включает получение сведений об интенсивности движения, конструкции дорожной одежды и фактической влажности грунта земляного полотна.

2.1.1. Фактическую интенсивность и состав движения в первый год после сдачи дороги в эксплуатацию определяют по окончании строительства или реконструкции путем непосредственных наблюдений на дороге в теплый период года (устойчивая положительная температура воздуха). При этом следует использовать методику, изложенную в приложении 6 Правил диагностики и оценки состояния автомобильных дорог ВСН 6-90.

Полученные результаты заносят в табл. 2.1.

Те же измерения производят во второй год эксплуатации.

Таблица 2.1

Результаты учета движения на дороге ........................ км ......

2.1.2. Конструкцию дорожной одежды (материалы слоев, их толщины и тип грунта земляного полотна) определяют по данным проекта либо бурения дорожной одежды.

2.1.3. Расчетные характеристики грунта земляного полотна (влажность, угол внутреннего трения, модуль упругости) определяют по данным полевых и лабораторных испытаний или по проектной документации.

Влажность грунта, принимаемую за расчетную, определяют путем отбора проб грунта при бурении, которое производят в весенний период наибольшего увлажнения грунта в местах нулевых отметок или выемок (при их наличии). При невозможности получения фактических данных о влажности грунта допускается ориентировочное определение расчетной влажности по приложению 2. Для полученного значения расчетной влажности по приложению 2 назначают угол внутреннего трения грунта, используемый в дальнейших расчетах.

2.2. Интенсивность движения грузовых автомобилей, приведенную к расчетной нагрузке 100 кН на ось (50 кН на колесо), вычисляют по формуле:

N_p = ×S_i = N₁×S₁ + N₂×S₂ + ....... + N_m×S_m,                                      (2.1)

где N_i или N₁, N₂, .... N_m - количество автомобилей в сутки по типам из табл. 2.1, авт./сут;

S_i или S₁, S₂, .... S_m - коэффициенты приведения автомобилей различного типа к расчетной нагрузке (см. табл. 2.2).

Таблица 2.2

Коэффициенты приведения автомобилей различных типов к расчетной нагрузке

2.3. По данным об интенсивности движения, приведенной к расчетной нагрузке, в первый и второй годы эксплуатации вычисляют показатель изменения интенсивности движения грузовых автомобилей q, используя формулу:

,                                                                 (2.2)

где N_p1 и N_p2 - расчетная интенсивность движения в первый и во второй годы наблюдений.

При определении величины q можно воспользоваться данными проектной документации.

3. Расчет и прогнозирование остаточных деформаций в грунте земляного полотна

3.1. Вычисление ожидаемого суммарного числа приложений расчетных нагрузок по годам эксплуатации дороги при определении остаточных деформации в грунте земляного полотна осуществляют по формуле:

N_c = 0,6×f_пол×N_p1×K_с×T_рсг,                                                         (3.1)

где f_пол - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним (см. табл. 3.1);

N_p1 - суточная интенсивность движения автомобилей, приведенных к расчетной нагрузке, в первый год службы дорожной одежды, авт./сут;

K_с - коэффициент суммирования, определяемый по графику рис. 3.1.

q - показатель изменения интенсивности движения по годам;

T_рсг - расчетное количество дней в году, соответствующее определенному состоянию дорожной одежды (см. табл. 3.2);

Т_сл - срок службы дорожной одежды (см. табл. 3.3.), годы.

Если дорожная одежда рассчитана по Инструкции ВСН 46-83, то определена перспективная интенсивность движения на одну полосу, приведенная к расчетному автомобилю N_р. В этом случае для расчета величины N_с следует пользоваться формулой:

N_c = 0,6××K_с×T_рсг,                                                          (3.2)

Таблица 3.1

Значения коэффициента, учитывающего число полос движения f_пол

Таблица 3.2

Количество расчетных дней в году Т_рсг

Таблица 3.3

Срок службы дорожной одежды Т_сл

Для расчета суммарного числа приложений расчетной нагрузки N_c в различные годы эксплуатации дорожной одежды в формулы (3.1) или (3.2) подставляют различные величины коэффициентов суммирования К_с, которые определяют по графику (см. рис. 3.1) для соответствующего срока службы одежды Т_сл.

3.2. Вычисление остаточных деформаций в грунте по годам t производят по формуле:

h_зпt = h_грt×K_Е×К_hа,                                                            (3.3)

где h_зпt - остаточная осадка в грунте земляного полотна, м;

h_грt - исходное значение остаточной осадки, определяемое по графику (см. рис. 3.2), который построен для Е_д/Е_г = 30, h/D = 2 (Е - средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды, МПа; Е_Г - модуль упругости грунта, МПа; h - общая толщина слоев дорожной одежды, м; D - диаметр круга, равновеликого отпечатку колеса расчетного автомобиля, равный 0,37 м);

,                                    (3.4)

n - число слоев в дорожной одежде;

Е_i и h_i - модуль упругости материала и толщина i-того слоя;

К_с - коэффициент, учитывающий поправку на фактическое соотношение Е_д/Е_г, определяемый по табл. 3.4 (при Е_д/Е_г = 30, принятом при построении графика на рис. 3.2 - К_E = 1,0);

К_ha - коэффициент, учитывающий поправку на фактическую относительную толщину дорожной одежды h/D, определяемый по табл. 3.5 (при h/D = 2, принятом при построении графика на рис. 3.2 - К_ha = 1,0).

Таблица 3.4

Значения коэффициента К_E

Примечание. Для промежуточных значений Е_Л/Е_г величину К_Е следует определять способом линейной интерполяции.

Таблица 3.5

Значения коэффициента K_ha при различных h/D

Примечание. Для промежуточных значений h/D величину K_ha следует определять способом линейной интерполяции.

Рис. 3.1. График зависимости коэффициента суммирования К_c от срока службы дорожной одежды; цифры на кривых - значения показателя изменения интенсивности движения по годам q

Рис. 3.2. График для определения исходной остаточной осадки в грунте; цифры на кривых - угол внутреннего трения грунта, зависящий от его влажности, град.

4. Расчет и прогнозирование остаточных деформаций в слоях основания, не содержащих органическое вяжущее

Расчет абсолютной остаточной деформации в слоях основания  (за исключением битумосодержащих слоев) производят с помощью графиков (рис. 4.1 ... 4.3), определяя по ним отношение:

e_мi/e_г = e_отнi,                                                               (4.1)

e_отнi - относительная деформация i-того слоя основания;

e_мi - абсолютная остаточная деформация материала i-слоя, м;

e_зпt - остаточная деформация грунта земляного полотна, м.

Отсюда:

e_мi = e_отнi×e_г.                                                               (4.2)

Абсолютную остаточную деформацию, накопленную в слоях основания, определяют по формуле:

 = ,                                                             (4.3)

где m - число слоев основания.

Рис. 4.1. График для определения относительных остаточных деформаций в песчаных слоях; цифры на кривых - толщины песчаных слоев, см

Рис. 4.2. График для определения относительных остаточных деформаций в щебеночных слоях; цифры на кривых - толщины щебеночных слоев, см

Рис. 4.3. График для определения относительных остаточных деформаций в слоях основания из цементогрунта или щебня, укрепленного цементом; цифры на кривых - толщины слоя укрепленного основания, см

5. Расчет и прогнозирование остаточных деформаций в слоях асфальтобетона и других битумосодержащих слоях

5.1. Расчет остаточных деформаций в асфальтобетонных и других битумосодержащих слоях производят исходя из суммарного числа приложений расчетной нагрузки N_рс по формуле (3.1). Расчетное количество сдвигоопасных дней в году (приведенное к температуре +50 °С) Т_рсг определяют по табл. 5.1 в зависимости от среднегодовой положительной температуры воздуха:

,                                                                   (5.1)

где n_м - количество месяцев в году с устойчивой положительной температурой;

t_cрi - средняя температура i-гo месяца (по данным метеостанции или климатического справочника), °С.

Таблица 5.1

Приведенное количество дней в году с температурой покрытия +50 °С

Примечание. Промежуточные значения следует определять линейной интерполяцией.

По графикам рис. 5.1 или 5.2 (построенным при коэффициенте вязкого сопротивления h = 100 МПа×с, времени воздействия одного цикла приложения расчетной нагрузки t_ц = 0,01 с) определяют исходную величину остаточной деформации в битумосодержащих слоях  при толщине сдвигоопасной зоны, назначенной по табл. 5.2.

Таблица 5.2

Толщина сдвигоопасной зоны Н

Фактическое суммарное число приложений расчетной нагрузки, приведенное к t_ц = 0,01, необходимое для пользования графиками на рис. 5.1 и 5.2, вычисляют по формуле:

,                                                               (5.2)

где t_ц - фактическая длительность воздействия транспортной нагрузки (см. табл. 5.3), с.

Таблица 5.3

Длительность воздействия транспортной нагрузки t_ц при движении на подъем

Примечание. При движении на спуск, во всех случаях, значения t_ц принимают по столбцу «< 30» с понижением на 20 % (умножив на 0,8).

Расчетное значение остаточной деформации в битумосодержащих слоях вычисляют по формуле:

 = ×К_h×К_вып,                                                        (5.3)

где - исходная остаточная деформация (по графику рис. 5.1 или 5.2), м;

K_h - поправка на фактический коэффициент вязкого сопротивления h_ф, назначаемая по табл. 5.4 (фактический коэффициент вязкого сопротивления h_ф определяется в соответствии с приложением 3, ориентировочно величину h_ф допустимо назначать по табл. 5.5);

К_вып - коэффициент, учитывающий выпор асфальтобетона по краям колеи, в среднем можно принять 1,3.

Таблица 5.4

Поправка К_h на фактический коэффициент вязкого сопротивления h_ф

Таблица 5.5

Ориентировочные значения коэффициентов вязкого сопротивления для плотных асфальтобетонов при температуре +50 °С на различных марках битума, МПа×с

Примечание. Большие значения при большем содержании щебня и минерального порошка.

Рис. 5.1. График для определения исходной остаточной деформации в битумосодержащем слое ; цифры на кривых - толщина сдвигоопасной зоны Н (по табл. 5.2 в зависимости от суммарной толщины битумосодержащих слоев), м

Рис 5.2. График для определения исходной остаточной деформации в битумосодержащем слое ; цифры на кривых - толщина сдвигоопасной зоны Н (по табл. 5.2 в зависимости от суммарной толщины битумосодержащих слоев), м

5.4. Для определения среднего годового износа покрытия, влияющего на общую глубину колеи, необходимо располагать данными об общей фактической интенсивности (средней за t_л) движения на полосу:

 = f_пол×× = f_пол××K_q,                                    (5.4)

где  - общая фактическая интенсивность движения на полосу средняя за t_л, авт./сут;

 - общая фактическая интенсивность движения в первый год эксплуатации (определяется путем непосредственных наблюдений);

q_о - показатель изменения общей фактической интенсивности движения (определяется по формуле (2.2), но для общей интенсивности движения);

К_q - коэффициент, назначаемый по табл. 5.7 в зависимости от q_o и t_л.

Износ покрытия за t лет составит:

D_иt = D_и.ср.×t_л,                                                               (5.5)

где D_и.ср. - средний годовой износ покрытия (см. табл. 5.6), мм;

t_л - количество лет службы покрытия, годы.

Таблица 5.6

Средний годовой износ асфальтобетонных покрытий

Примечание. Данные табл. 5.6 соответствуют значениям износа для известнякового щебня, в случае применения в покрытии гранитного щебня значения табл. 5.6 следует уменьшить на 50 %.

Таблица 5.7

Значения коэффициента K_q

Примечание. Для промежуточных значений q₀ следует применять линейную интерполяцию. Для q₀ = 1,0 K_q = 1,0 при всех t_л.

6. Определение общей глубины колеи

6.1. Среднюю величину общей глубины колеи вычисляют на основе результатов расчета остаточных деформаций в грунте земляного полотна и слоях дорожной одежды (см. разделы 3; 4; 5):

 = ((e_зпt + )×K_но + )×K_п + D_иt,                                   (6.1)

где K_но - коэффициент, учитывающий долю неравномерной остаточной деформации от общей осадки, в среднем может быть принят 0,15;

К_п - коэффициент перехода от средней величины остаточной деформации в продольном направлении к средней глубине колеи, равный 2,56.

6.2. Максимальную глубину колеи с 85 %-ной обеспеченностью рассчитывают по формуле:

 = ×(1 + t×С_v),                                                            (6.2)

где t - коэффициент доверительной вероятности при 85 %-ной обеспеченности, равный 1,04;

C_v - коэффициент вариации глубины колеи (C_v = 0,25 ... 0,35 большие значения для дорог низких категорий).

6.3. В процессе эксплуатации дороги, не реже одного раза в два года, для уточнения расчета глубины колеи целесообразно производить поверочный учет движения и расчет величины q в соответствии с п.п. 2.1 ... 2.3, а также определение фактической влажности грунта.

Приложение 1

Примеры расчета и прогнозирования глубины колеи

ПРИМЕР 1

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге II категории, расположенной в Пензенской области.

Исходные данные для расчета (см. п. 2.1):

- грунт земляного полотна - супесь легкая E_г = 50 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок мелкий Е_п = 100 МПа, h = 20 см; щебень, укрепленный цементом, Е_щ = 700 МПа, h = 15 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый Е = 2000 МПа, h = 10 см; плотный асфальтобетон (на БНД 60/90) мелкозернистый типа Б (щебня 42 %) Е = 3200 МПа на гранитном щебне, h = 5 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,69 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 35 град);

- характер местности - равнинный;

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 12,9; 17,3; 19,3; 17,7; 11,4 °С;

- продольный уклон дороги не превышает 30 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

.

Интенсивность движения, приведенную к расчетной нагрузке (авт./сут), рассчитывают в первый и второй годы службы по формуле (2.1), при этом значения коэффициентов приведения назначают согласно табл. 2.2:

N_p1 = 120´0,005 + 445´0,2 + 180´0,7 + 180´1,25 + 100´0,7 + 110´1,5 = 676;

N_p2 = 125´0,005 + 440´0,2 + 180´0,7 + 185´1,25 + 100´0,7 + 115´1,5 = 688.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

.

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1). Значения коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,2; 11; 17 соответственно. Количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Пензенской области оно составляет 135, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для двухполосных дорог он равен 0,55.

N_с5 = 0,6´0,55´676´5,2´135 = 1,56´10⁵;

N_с10 = 0,6´0,55´676´11´135 = 3,3´10⁵;

N_с10 = 0,6´0,55´676´17´135 = 5,12´10⁵.

Остаточную деформацию в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2) для соответствующих значений N_c и при угле внутреннего трения 35 град: h_гр5 = 0,005; h_гр10 = 0,007; h_гр15 = 0,009. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

 МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 970/50 = 19,4 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,05, а для отношения h/D = 49/37 = 1,32 по табл. 3.5 определяем К_hа = 1.2.

Определив все величины, входящие в выражение (3.3), вычисляем остаточные деформации в грунте земляного полотна на 5-й, 10-й и 15-й годы:

H_зп5 = 0,005´1,05´1,2 = 0,006 м;

H_зп10 = 0,007´1,05´1,2 = 0,009 м;

H_зп15 = 0,009´1,05´1,2 = 0,011 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4.1; 4.3). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 100/50 = 2 и h_п = 20 см, а для слоя укрепленного щебня при Е_щ/Е_г = 700/50 = 14 и h_щ = 15 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.2) получаем:

e_п/e_г = 0,6, e_щ/e_г = 0,045.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п5 = 0,6´e_г5 = 0,6´0,006 = 0,004 м;

e_щ5 = 0,04´e_г5 = 0,045´0,006 » 0;

e_п10 = 0,6´e_г10 = 0,6´0,009 = 0,005 м;

e_щ10 = 0,04´e_г10 = 0,045´0,009 » 0;

e_п15 = 0,6´e_г15 = 0,6´0,011 = 0,007 м;

e_щ15 = 0,04´e_г15 = 0,045´0,011 » 0.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основания на 5-й, 10-й и 15-й годы:

 = 0,004 + 0 = 0,004 м;

 = 0,005 + 0 = 0,005 м;

= 0,007 + 0 = 0,007 м.

Для вычисления остаточных деформаций в слоях асфальтобетона по табл. 5.1 определяем расчетное количество сдвигоопасных дней в году в зависимости от среднегодовой положительной температуры воздуха, вычисляемой по формуле (5.1):

 °С.

По табл. 5.1. определяем Т_рсг = 7 дней.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_C5 = 0,6´0,55´676´5,2´7 = 8120;

N_C10 = 0,6´0,55´676´11´7 = 17177;

N_C15 = 0,6´0,55´676´17´7 = 26546.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки приведенного к t_ц = 0,01 с при равнинном характере местности и продольном уклоне менее 30 ‰, по табл. 5.2, находим фактическое t_ц = 0,016 с.

;

;

.

По графику (рис. 5.2) для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 15 см) согласно табл. 5.2 0,06 м, находим исходные значения остаточной деформации:

 = 0,001 м;  = 0,0013 м;  = 0,0018 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа Б (щебня 42 %) на БНД 60/90 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_кp5 = 0,001´1,1´1,3 = 0,001 м;

h_кp10 = 0,0013´1,1´1,3 = 0,002 м;

h_кp15 = 0,0018´1,1´1,3 = 0,003 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,04;  = 3635 авт./сут:

 = 0,55´3635´1,04^0,5´15-1 = 2580 авт./сут.

По табл. 5.6 определяем средний годовой износ покрытия при  = 2580, равный 0,73 мм. С учетом применения в покрытии гранитного щебня уменьшаем полученное значение на 50 %, тогда средний годовой износ 0,37 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,37´5 = 1,9 мм (0,002 м);

D_и10 = 0,37´10 = 3,7 мм (0,004 м);

D_и15 = 0,37´15 = 5,6 мм (0,006 м).

Общая средняя глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле (6.1):

 = (0,15 (0,006 + 0,004) + 0,001) 2,56 + 0,002 = 0,008 м;

 = (0,15 (0,009 + 0,005) + 0,002) 2,56 + 0,004 = 0,014 м;

 = (0,15 (0,011 + 0,007) + 0,003) 2,56 + 0,006 = 0,021 м.

Максимальная глубина колеи с 85 %-ной обеспеченностью составит (см. формулу (6.2)):

 = 0,008 (1 + 1,04 0,27) = 0,01 м;

 = 0,014 (1 +1,04 0,27) = 0,018 м;

 = 0,021 (1 + 1,04 0,27) = 0,027 м.

ПРИМЕР 2

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге II категории, расположенной в Псковской области.

Исходные данные для расчета:

- грунт земляного полотна - суглинок легкий Е_г =33 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок средний Е_п = 120 МПа, h = 25 см; щебень, укрепленный цементом, Е_щ = 990 МПа, h = 15 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый, Е = 1400 МПа, h = 12 см; асфальтобетон плотный (на БНД 90/130) мелкозернистый типа Б (щебня 47 %) Е = 2400 МПа на гранитном щебне, h = 5 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,76 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 15 град);

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 11; 15; 17,4; 15,5; 10,4 °С;

- характер местности - равнинный;

- продольный уклон дороги не превышает 30 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

.

Интенсивность движения, приведенную к расчетной нагрузке (авт./сут.), рассчитывают в первый и второй годы службы по формуле (2.1), при этом значения коэффициентов приведения назначают согласно табл. 2.2:

N_p1 = 80´0,005 + 290´0,2 + 400´0,7 + 330´1,25 + 55´0,7 + 130´1,5 = 985;

N_p2 = 80´0,005 + 270´ + 415´0,7 + 325´1,25 + 60´0,7 + 135´1,5 = 996.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

.

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1). Значения коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,1; 10,5; 16,1 соответственно. Количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Псковской области оно составляет 125, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для двухполосных дорог он равен 0,55.

N_C5 = 0,6´0,55´985´5,1´125 = 2,07´10⁵;

N_C10 = 0,6´0,55´985´10,5´125 = 4,27´10⁵;

N_C15 = 0,6´0,55´985´16,1´125 = 6,54´10⁵.

Остаточные деформации в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2) для соответствующих значений N_c и при угле внутреннего трения 15 град: h_гр5 = 0,012; h_гр10 = 0,017; h_гр15 = 0,019. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

 МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 795/33 = 24 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,01, а для отношения h/D = 55/37 = 1,48 по табл. 3.5 определяем К_ha = 1,14.

Определив все величины, входящие в выражение (3.3.), вычисляем остаточные деформации в грунте земляного полотна на 5-й, 10-й и 15-й годы:

h_зп5 = 0,012´1,01´1,14 = 0,014 м;

h_зп10 = 0,017´1,01´1,14 = 0,02 м;

h_зп15 = 0,019´1,01´1,14 = 0,022 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4.1; 4.3). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 120/33 = 3,6 и h_п = 25 см, а для слоя укрепленного цементом щебня при Е_щ/Е_г = 900/33 = 27 и h_щ = 15 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.2) получаем:

e_п/e_г = 0,19, e_щ/e_г = 0,03.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п5 = 0,19´e_г5 = 0,19´0,014 = 0,003 м;

e_щ5 = 0,03´e_г5 = 0,03´0,014 » 0;

e_п10 = 0,19´e_г10 = 0,19´0,02 = 0,004 м;

e_щ10 = 0,03´e_г10 = 0,03´0,02 » 0;

e_п15 = 0,19´e_г15 = 0,19´0,022 = 0,004 м;

e_щ15 = 0,03´e_г15 = 0,03´0,022 » 0.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основания на 5-й, 10-й и 15-й годы:

 = 0,003 + 0 = 0,003 м;

 = 0,004 + 0 = 0,004 м;

 = 0,004 + 0 = 0,004 м.

Для вычисления остаточных деформаций в слоях асфальтобетона по табл. 5.1 определяем расчетное количество сдвигоопасных дней в году в зависимости от среднегодовой положительной температуры воздуха, вычисляемой по формуле (5.1):

 °С.

По табл. 5.1. определяем Т_рсг = 2,3 дня.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_С5 = 0,6´0,55´985´5,1´2,3 = 3813;

N_C10 = 0,6´0,55´985´10,5´2,3 = 7850;

N_C15 = 0,6´0,55´985´16,1´2,3 = 12037.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки, приведенного к t_ц = 0,01 с при равнинном характере местности и продольном уклоне менее 30 ‰, по табл. 5.2, находим фактическое t_ц = 0,016 с.

;

;

.

По графикам рис. 5.1 и 5.2 для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 17 см), согласно табл. 5.2 0,07 м находим исходные значения остаточной деформации:

 = 0,00067 м;

 = 0,001 м;

= 0,0014 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа Б (щебня 48 %) на БНД90/130 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_кр5 = 0,00067´1,6´1,3 = 0,001 м;

h_кр10 = 0,001´1,6´1,3 = 0,002 м;

h_кр15 = 0,0014´1,6´1,3 = 0,003 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,0;  = 4335 авт./сут:

 = 0,55´4335´1,0^0,5´15-1 = 2384 авт./сут.

По табл. 5.6. определяем средний годовой износ покрытия при  = 2384, равный 0,68 мм. С учетом применения в покрытии гранитного щебня уменьшаем полученное значение на 50 %, тогда средний годовой износ равен 0,34 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,34´5 = 1,7 мм (0,002 м);

D_и10 = 0,34´10 = 3,4 мм (0,003 м);

D_и15 = 0,34´15 = 5,1 мм (0,005 м).

Общая ожидаемая глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле (6.1):

 = (0,15×(0,014 + 0,003) + 0,001)×2,56 + 0,002 = 0,011 м;

 = (0,015 (0,02 + 0,004) + 0,002) 2,56 + 0,003 = 0,017 м;

 = (0,15 (0,022 + 0,004) + 0,003) 2,56 + 0,005 = 0,023 м.

Максимальная глубина колеи с 85 % обеспеченностью составит (см. формулу (6.2)):

 = 0,011 (1 + 1,04 0,27) = 0,014 м;

 = 0,017 (1 + 1,04 0,27) = 0,022 м;

 = 0,023 (1 + 1,04 0,27) = 0,029 м.

ПРИМЕР 3

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге Iб категории, расположенной в Московской области. Исходные данные для расчета (см. п. 2.1):

- грунт земляного полотна - супесь пылеватая Е_г = 54 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок крупный Е_п = 130 МПа, h = 30 см; щебень, укрепленный цементом, Е_щ = 1000 МПа, h = 17 см; асфальтобетон крупнозернистый высокопористый Е = 2000 МПа, h = 7 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый Е = 2000 МПа, h = 6 см; плотный асфальтобетон (на БНД 60/90) мелкозернистый типа Б (щебня 49 %) Е = 3200 МПа на гранитном щебне, h = 5 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,65 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 21 град);

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 11,2; 15,3; 17,5; 15,6; 10,1 °С;

- характер местности - равнинный;

- продольный уклон дороги не превышает 30 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

.

Интенсивность движения, приведенную к расчетной нагрузке (авт./сут), рассчитывают в первый и второй годы службы по формуле (2.1), при этом значения коэффициентов приведения назначают согласно табл. 2.2:

N_p1 = 500´0,005 + 1150´0,2 + 220´0,7 + 740´1,25 + 350´0,7 + 450´1,5 = 2232;

N_p2 = 580´0,005 + 1000´0,2 + 300´0,7 + 760´1,25 + 350´0,7 + 450´1,5 = 2283.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

.

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1). Значения коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,2; 11; 17 соответственно. Количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Московской области оно составляет 125, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для четырехполосных дорог он равен 0,35.

N_C5 = 0,6´0,35´2232´5,2´125 = 3,04´10⁵;

N_C10 = 0,6´0,35´2232´11´125 = 6,45´10⁵.

N_C15 = 0,6´0,35´2232´17´125 = 0,99´10⁵.

Остаточные деформации в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2) для соответствующих значений N_с и при угле внутреннего трения 21 град: h_гр5 = 0,011; h_гр10 = 0,013; h_гр15 = 0,015. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

 МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 968/54 = 17,9 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,06, а для отношения h/D = 65/37 = 1,8 по табл. 3.5 определяем К_ha = 1,02.

Определив все величины, входящие в выражение (3.3), вычисляем остаточные деформации в грунте земляного полотна на 5-й, 10-й и 15-й годы:

H_зп5 = 0,011´l,06´1,02 = 0,012 м;

H_зп10 = 0,013´1,06´1,02 = 0,014 м;

H_зп15 = 0,015´1,06´1,02 = 0,016 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4.1; 4.3). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 130/54 = 2,4 и h_п = 30 см, а для слоя, укрепленного цементом, щебня при Е_щ/Е_г = 1000/54 = 18,5 и h_щ = 17 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.3) получаем:

e_п/e_г = 0,5, e_щ/e_г = 0,06.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п5 = 0,5´e_г5 = 0,5´0,012 = 0,006 м;

e_щ5 = 0,06´e_г5 = 0,06´0,012 » 0;

e_п10 = 0,5´e_г10 = 0,5´0,013 = 0,007 м;

e_щ10 = 0,06´e_г10 = 0,06´0,013 = 0,001 м;

e_п15 = 0,5´e_г15 = 0,5´0,015 = 0,008 м;

e_щ15 = 0,06´e_г15 = 0,06´,015 = 0,001 м.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основания на 5-й, 10-й и 15-й годы:

 = 0,006 + 0 = 0,006 м;

= 0,007 + 0,001 = 0,008 м;

 = 0,008 + 0,001 = 0,009 м.

Для вычисления остаточных деформаций в слоях асфальтобетона по табл. 5.1 определяем расчетное количество сдвигоопасных дней в году в зависимости от среднегодовой положительной температуры воздуха, вычисляемой по формуле (5.1):

 °С.

По табл. 5.1. определяем Т_рсг = 2,3 дней.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_C5 = 0,6´0,35´2232´5,2´2,3 = 5606;

N_C10 = 0,6´0,35´2232´11´2,3 = 11859;

N_C15 = 0,6´0,35´2232´17´2,3 = 18327.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки, приведенного к t_ц = 0,01 с при равнинном характере местности и продольном уклоне менее 30 ‰ по табл. 5.2, находим фактическое t_ц = 0,013 с.

;

;

По графикам рис. 5.1 и 5.2 для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 18 см) согласно табл. 5.2 0,07 м, находим исходные значения остаточной деформации:

 = 0,00072 м;  = 0,0012 м;  = 0,0015 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа Б (щебня 49 %) на БНД 60/90 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_кр5 = 0,00072´0,9´1,3 = 0,001 м;

h_кр10 = 0,0012´0,9´1,3 = 0,001 м;

h_кр15 = 0,0015´0,9´1,3 = 0,002 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,02;  = 11410 авт./сут:

 = 0,35´11410´1,02^0,5´15-1 = 4840 авт./сут.

По табл. 5.6 определяем средний годовой износ покрытия при  =4840, равный 1,1 мм. С учетом применения в покрытии гранитного щебня уменьшаем полученное значение на 50 %, тогда средний годовой износ 0,55 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,55´5 = 2,8 мм (0,003 м);

D_и10 = 0,55´10 = 5,5 мм (0,006 м);

D_и15 = 0,55´15 = 8,3 мм (0,008 м).

Общая средняя глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле (6.1):

 = (0,015 (0,012 + 0,006) + 0,001) 2,56 + 0,003 = 0,012 м;

 = (0,15×(0,013 + 0,008)+ 0,001)×2,56 + 0,006 = 0,017 м;

 = (0,15 (0,015 + 0,009) + 0,002) 2,56 + 0,008 = 0,022 м.

Максимальная глубина колеи с 85 %-ной обеспеченностью составит (см. формулу (6.2):

 = 0,012×(1 + 1,04×0,25) = 0,015 м;

 = 0,017 (1 +1,04×0,25) = 0,021 м;

 = 0,023 (1 +1,04 0,25) = 0,029 м.

ПРИМЕР 4

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге III категории, расположенной в Красноярском крае.

Исходные данные для расчета:

- грунт земляного полотна - супесь пылеватая Е_г = 29 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок мелкий Е_п = 100 МПа, h = 40 см; щебень Е_щ = 400 МПа, h = 21 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый Е = 1400 МПа, h = 8 см; плотный асфальтобетон (на БНД 90/130) мелкозернистый типа В (щебня 32 %) Е = 2400 МПа на известняковом щебне, h = 4 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,82 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 12 град);

- характер местности - равнинный;

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 8,3; 15,3; 18,2; 14,9; 8,6 °С;

- продольный уклон дороги не превышает 30 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

.

Интенсивность движения, приведенную к расчетной нагрузке (авт./сут), рассчитывают в первый и второй годы службы по формуле (2.1), при этом значения коэффициентов приведения назначают согласно табл. 2.2:

N_p1 = 60´0,005 + 75´0,2 + 195´0,7 + 70´1,25 + 40´0,7 + 35´1,5 = 320;

N_p2 = 55´0,005 + 75´0,2 + 200´0,7 + 75´1,25 + 40´0,7 + 40´1,5 = 337.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

.

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1), значение коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,5; 12,6; 21,6 соответственно, количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Красноярского края оно составляет 140, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для двухполосных дорог он равен 0,55.

N_C5 = 0,6´0,55´320´5,5´140 = 8,14´10⁴.

N_C10 = 0,6´0,55´320´12,6´140 = 1,46´10⁵;

N_C15 = 0,6´0,55´320´21,6´140 = 3,17´10⁵.

Остаточные деформации в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2.) для соответствующих значений N_c и при угле внутреннего трения 12 град: h_гр5 = 0,012; h_гр10 = 0,016; h_гр15 = 0,021. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

 = 455 МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 455/29 = 15,7 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,07, а для отношения h/D = 73/37 = 1,97 по табл. 3.5 определяем K_hа = 1,01.

Определив все величины, входящие в выражение (3.3), вычисляем остаточные деформации в грунте земляного полотна на 5-й, 10-й и 15-й годы:

h_зп5 = 0,012´1,07´1,01 = 0,013 м;

h_зп10 = 0,016´1,07´1,01 =0,017 м;

h_зп15 = 0,021´1,07´1,01 = 0,023 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4; 5). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 120/29 = 4,1 и h_п = 40 см, а для слоя щебня при Е_щ/Е_г = 400/29 = 13,8 и h_щ = 21 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.2) получаем:

e_п/e_г = 0,29, e_щ/e_г = 0,2.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п5 = 0,29´e_г5 = 0,29´0,012 = 0,003 м;

e_щ5 = 0,2´e_г5 = 0,2´0,012 = 0,002 м;

e_п10 = 0,29´e_г10 = 0,29´0,016 = 0,005 м;

e_щ10 = 0,2´e_г10 = 0,2´0,016 = 0,003 м;

e_п15 = 0,29´e_г15 = 0,29´0,021 = 0,006 м;

e_щ15 = 0,2´e_г15 = 0,2´0,021 = 0,004 м.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основания на 5-й, 10-й и 15-й годы:

 = 0,003 + 0,002 = 0,005 м;

 = 0,005 + 0,003 = 0,008 м;

 = 0,006 + 0,004 = 0,01 м.

Для вычисления остаточных деформаций в слоях асфальтобетона по табл. 5.1 определяем расчетное количество сдвигоопасных дней в году в зависимости от среднегодовой положительной температуры воздуха, вычисляемой по формуле (5.1):

 °С.

По табл. 5.1 определяем Т_рсг = 1,2 дня.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_С5 = 0,6´0,55´320´5,5´1,2 = 697;

N_С10 = 0,6´0,55´320´12,6´1,2 = 1597;

N_С15 = 0,6´0,55´320´21,6´1,2 = 2737.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки, приведенного к t_ц = 0,01 с при равнинном характере местности и продольном уклоне менее 30 ‰ по табл. 5.2, находим фактическое t_ц = 0,02 с.

;

;

.

По графику рис. 5.1. для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 12 см) согласно табл. 5.2 0,06 м, находим исходные значения остаточной деформации:

 = 0,00025 м;  = 0,00042 м;  = 0,00056 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа В (щебня 32 %) на БНД 90/130 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_кр5 = 0,00025´2´1,3 = 0,001 м;

h_кр10 = 0,00042´2´1,3 = 0,001 м;

h_кр15 = 0,00056´2´1,3 = 0,001 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,01;  = 1275 авт./сут:

 = 0,55´1275´1,01^0,5´15-1 = 748 авт./сут.

По табл. 5.6 определяем средний годовой износ покрытия при  =748, равный 0,42 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,42´5 = 2,1 мм (0,002 м);

D_и10 = 0,42´10 = 4,2 мм (0,004 м);

D_и15 = 0,42´15 = 6,3 мм (0,006 м).

Общая средняя глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле 6.1:

 = (0,15 (0,012 + 0,005) + 0,001) 2,56 + 0,002 = 0,011 м;

 = (0,015×(0,016 + 0,008)+ 0,001)×2,56 + 0,004 = 0,016 м;

 = (0,15×(0,021 + 0,01)+ 0,001)×2,56 +0,006 = 0,02 м.

Максимальная глубина колеи с 85 %-ной обеспеченностью составит (см. формулу (6.2)):

 = 0,011×(1 +1,04×0,3) = 0,014 м;

 = 0,016×(1 + 1,04×0,3) = 0,021 м;

 = 0,02×(1 + 1,04×0,3) = 0,026 м.

ПРИМЕР 5

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге III категории, расположенной в Ставропольском крае.

Исходные данные для расчета (см. пункт 2.1):

- грунт земляного полотна - суглинок легкий Е_г = 72 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок мелкий Е_п = 100 МПа, h = 20 см; щебень Е_щ = 350 МПа, h = 19 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый, Е = 2800 МПа, h = 6 см; асфальтобетон плотный (на БНД40/60) мелкозернистый типа А (щебня 52 %) Е = 4400 МПа на известняковом щебне, h = 4 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,6 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 24 град);

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 16,7; 21,7; 23,4; 22,6; 15,9 °С;

- характер местности - пересеченный;

- продольный уклон дороги 30 ... 40 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

.

Интенсивность движения, приведенную к расчетной нагрузке (авт./сут), рассчитывают в первый и второй годы службы по формуле (2.1), при этом значения коэффициентов приведения назначают согласно табл. 2.2:

N_p1 = 100´0,005 + 150´0,2 + 70´0,7 + 90´1,25 + 70´0,7 + 85´1,5 = 369;

N_p2 = 100´0,005 + 140´0,2 + 75´0,7 + 90´1,25 + 70´0,7 + 90´1,5 = 378.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

.

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1). Значения коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,2; 11; 17 соответственно. Количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Ставропольского края составляет 145, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для двухполосных дорог он равен 0,55.

N_С5 = 0,6´0,55´369´5,2´145 = 9,17´10⁴;

N_C10 = 0,6´0,55´369´11´145 = 1,9´10⁵;

N_C15 = 0,6´0,55´369´17´145 = 3,0´10⁵.

Остаточные деформации в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2) для соответствующих значений N_с и при угле внутреннего трения 24 град: h_гр5 = 0,008; h_гр10 = 0,009, h_гр15 = 0,01. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

 = 879 МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 879/72 = 12,2 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,13, а для отношения h/D = 49/37 = 1,32 по табл. 3.5 определяем К_ha = 12.

Определив все величины, входящие в выражение (3.3), вычисляем остаточные деформации в грунте земляного полотна на 5-й, 10-и и 15-й годы:

h_зп5 = 0,008´1,13´1,2 = 0,011 м;

h_зп10 = 0,009´1,13´1,2 = 0,012 м;

h_зп15 = 0,01´1,13´1,2 = 0,014 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4.1; 4.2). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 100/72 = 1,4 и h_п = 20 см, а для слоя щебня при Е_щ/Е_г = 350/72 = 4,9 и h_щ = 19 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.2) получаем:

e_п/e_г = 1,0, e_щ/e_г = 0,58.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п5 = 1,0´e_г5 = 1,0´0,011 =0,011 м;

e_щ5 = 0,58´e_г5 = 0,58´0,011 = 0,006 м;

e_п10 = 1,0´e_г10 = 1,0´0,012 = 0,012 м;

e_щ10 = 0,58´e_г10 = 0,58´0,012 = 0,007 м;

e_п15 = l,0´e_г15 = 1,0´0,014 = 0,014 м;

e_щ15 = 0,58´e_г15 = 0,58´0,014 = 0,008 м.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основания:

 = 0,011 + 0,006 = 0,017 м;

 = 0,012 +0,007 = 0,019 м;

 = 0,014 + 0,008 = 0,022 м.

Для вычисления остаточных деформаций в слоях асфальтобетона по табл. 5.1 определяем расчетное количество сдвигоопасных дней в году в зависимости от среднегодовой положительной температуры воздуха, вычисляемой по формуле (5.1):

 = 20,1 °С.

По табл. 5.1. определяем Т_рсг = 28 дней.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_C5 = 0,6´0,55´369´5,2´28 = 17730;

N_C10 = 0,6´0,55´369´11´28 = 37505;

N_C15 = 0,6´0,55´369´17´28 = 57962.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки, приведенного к t_ц = 0,01 с при пересеченном характере местности и продольном уклоне 30 ... 40 ‰ по табл. 5.3, находим фактическое t_ц = 0,027 с.

;

;

.

По графику рис. 5.2 для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 10 см) согласно табл. 5.2 0,05 м, находим исходные значения остаточной деформации:

 = 0,0017 м;  = 0,0024 м;  = 0,003 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа А (щебня 52 %) на БНД40/60 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_кр5 = 0,0017´0,7´1,3 = 0,0015 » 0,002 м;

h_кр10 = 0,0024´0,7´1,3 = 0,002 м;

h_кр15 = 0,003´0,7´1,3 = 0,003 м.

В случае применения битума марки БНД 90/130 составляющая глубины колеи в слоях асфальтобетона составит:

h_кр5 = 0,002´1,6´1,3 = 0,004 м;

h_кр10 = 0,0024´1,6´1,3 = 0,005 м;

h_кр15 = 0,003´1,6´1,3 = 0,006 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) и табл. 5.7 общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,03;  = 1565 авт./сут:

 = 0,55´1565´1,03^0,5´15-1 = 1043 авт./сут.

По табл. 5.6 определяем средний годовой износ покрытия при  = 1043 равный 0,46 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,46´5 = 2,3 мм (0,002 м);

D_и10 = 0,46´10 = 4,6 мм (0,005 м);

D_и15 = 0,46´15 = 6,9 мм (0,007 м).

Общая средняя глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле 6.1 и в случае применения БНД 40/60 составляет:

 = (0,15 (0,011 + 0,016) + 0,002) 2,56 + 0,002 = 0,017 м;

 = (0,015 (0,012 + 0,018) + 0,002) 2,56 + 0,005 = 0,022 м;

 = (0,15 (0,014 + 0,021) + 0,003) 2,56 + 0,007 = 0,028 м.

Максимальная глубина колеи с 85 %-ной обеспеченностью

составит (см. формулу (6.2)):

 = 0,017×(1 + 1,04×0,3) = 0,022 м;

 = 0,022×(1 + 1,04×0,3) = 0,029 м;

 = 0,028×(1 + 1,04×0,3) = 0,037 м.

Приложение 2

Расчетные характеристики дорожно-строительных материалов

Таблица П.2.1

Средние значения влажности грунта

Примечание. На участках, где возвышение земляного полотна в соответствии со СНиП не обеспечено (нулевые места и выемки с близким залеганием грунтовых вод), табличную влажность увеличить не менее чем на 0,03. Подзоны принимают в соответствии с ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд».

Таблица П.2.2

Модули упругости и углы внутреннего трения грунтов

Таблица П.2.3

Нормативные значения кратковременного модуля упругости асфальтобетонов

Таблица П.2.4

Материалы, обработанные битумом

Примечание. В пп. 3 и 4 большие значения - для покрытий, меньшие - для оснований.

Таблица П.2.5

Материалы, обработанные битумом

Таблица П.2.6

Щебеночно-гравийно-песчаные смеси

Таблица П.2.7

Щебеночные основания, устроенные по способу заклинки

Примечание. Для слоя: в числителе - легкоуплотняемого щебня; в знаменателе - из трудноуплотняемого щебня.

Приложение 3

Методика определения вязкости асфальтобетона

П.2.1. Средства для проведения испытания:

Пресс рычажный, обеспечивающий величину постоянной нагрузки, передаваемой на штамп диаметром 50 мм, не менее 1кН (100 кгс).

Индикатор перемещений, обеспечивающий измерение величины вдавливания с точностью не менее 0,01 мм.

Секундомер.

Термометр химический ртутный стеклянный с ценой деления шкалы 1 °С по ГОСТ 400.

Сосуд для термостатирования образцов вместимостью 7-8 л.

Термостатирующее устройство, поддерживающее температуру воды 50 ± 2 °С.

Гири для нагружения рычажного пресса.

П.2.2. Порядок подготовки к проведению испытания:

Непосредственно после строительства покрытия необходимо отобрать керны или вырубки общей массой не менее 2 кг. В лабораторных условиях производится переформовка вырубок или кернов. Для испытания асфальтобетона на вдавливание штампа готовят образцы диаметром 50 мм (по стандартной технологии) в количестве не менее 3-х штук.

Перед испытанием образцы выдерживают в течение 1 ч при температуре 50 °С в воде.

П.2.3. Порядок проведения испытания:

Для испытания асфальтобетона методом вдавливания штампа образец, извлеченный из термостатирующего устройства, устанавливают на рычажном прессе и строго по оси образца устанавливают жесткий металлический штамп, начальное положение которого фиксируется индикатором. Затем через рычажное устройство передается нагрузка 1 кН. Одновременно с приложением нагрузки включается секундомер. Через 10 мин нагрузка снимается и через 1 мин индикатором фиксируется вдавливание штампа.

В зависимости от сопротивления образца и величины перемещения штампа за время испытания допускается использовать нагрузку на образец больше или меньше 1 кН с тем, чтобы величина перемещения за время испытания была бы не менее 1 мм и не более 5 мм.

П.2.4. Обработка результатов испытания:

Для каждого образца, испытанного на вдавливание, вычисляют значение вязкости по формуле:

, МПа×с,

где F - величина постоянной нагрузки, действующей на образец, кН;

t - время действия нагрузки, с;

d - диаметр штампа, мм;

h_o - начальная высота образца, мм;

h - высота образца в конце испытания, мм;

h_o - h - величина перемещения штампа, мм.

За показатель вязкости асфальтобетона принимают среднее значение, полученное по результатам трех параллельных испытаний.

Утверждено

распоряжением Государственной

службы дорожного хозяйства

Министерства транспорта

Российской Федерации

№ ОС-440-Р от 17.05.2002 г.

Часть 3
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРАНЕНИЮ КОЛЕЙ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА
(РОСАВТОДОР)

Москва 2002

Введение

Настоящие Рекомендации разработаны по заданию Государственной службы дорожного хозяйства и предназначены для использования при разработке и реализации мероприятий по устранению и предупреждению колееобразования на дорогах общего пользования.

Рекомендации содержат описание методов исправления колеи, образовавшейся на дорожных покрытиях под воздействием интенсивного движения тяжелых транспортных средств, особенно в летний период с высокой температурой воздуха и в весенний период повышенного увлажнения грунтов. Под действием таких факторов в слоях дорожной одежды и земляного полотна могут накапливаться остаточные деформации и структурные разрушения, видимым отражением которых является колея.

Рекомендации по устранению колеи и предотвращению их образования разработаны в России впервые и основаны на результатах исследований, выполненных в МАДИ (ГТУ), Союздорнии, Росдорнии, а также на обобщении зарубежного опыта.

Ряд положений рекомендаций нуждается в опытной проверке и апробации, с учетом результатов которой и дальнейших исследований должен быть подготовлен документ нормативно-технического уровня.

Рекомендации разработаны временным творческим коллективом, созданным при ООО «МАДИ-Путь» в составе: д-ра техн. наук, проф. А.П. Васильева (научный руководитель); канд. техн. наук, доц. Т.А. Лариной (ответственный исполнитель); канд. техн. наук, доц. П.П. Петровича (МАДИ ГТУ); канд. техн. наук, с.н.с. Г. Н. Кирюхина (ФГУП Союздорнии).

1. Определения и понятия

Колея - вид деформирования поперечного профиля проезжей части с образованием углублений по полосам наката с гребнями или без гребней выпора.

Колея внешняя - колея, расположенная в полосе наката справа по направлению движения.

Колея внутренняя - колея, расположенная в полосе наката слева по направлению движения.

Колея глубинная - колея, причиной образования которой является накопление остаточных деформаций в нестабильных слоях дорожной одежды, расположенных ниже слоев покрытия или в земляном полотне.

Колея поверхностная - колея, причиной образования которой является накопление остаточных деформаций в верхних слоях покрытия с нестабильными свойствами.

Нестабильный слой - слой дорожной одежды или земляного полотна, физико-механические свойства которого не соответствуют требованиям по сдвигоустойчивости, прочности или другим показателям в сложившихся условиях эксплуатации дороги.

Однородность поверхности покрытия - равномерность распределения цвета и количества компонентов (выпотевание битума, избыток или недостаток песка или щебня) на поверхности покрытия, оцениваемая визуально.

Регенерация асфальтобетона - восстановление утраченных свойств старого асфальтобетона с добавлением новых каменных материалов, битума и средств регенерации.

Ремиксинг (термосмешение) - технология повторного использования материалов асфальтобетонного покрытия путем его переработки на месте горячим способом, включающая разогрев, фрезерование старого покрытия, перемешивание материалов старой и новой смеси либо старой смеси с добавкой щебня, обработанного битумом и добавками для регенерации старого битума.

Ремиксинг плюс - технология, выполняемая с применением оборудования для снятия старого покрытия, горячим способом и укладки смеси из материалов старого покрытия с последующей немедленной укладкой тонкого слоя износа из новой смеси в одну стадию при помощи машины «Ремиксер».

Рециклинг - технология повторного использования материалов слоев дорожной одежды с переработкой их холодным или горячим способом.

Средство регенерации битума - продукт переработки нефти (пластификатор), который добавляют в необходимой пропорции к смеси обновления для восстановления свойств битума.

Смесь переработанная - битумоминеральная смесь, предназначенная для устройства слоев покрытия, состоящая из старой и новой смеси и добавок (при необходимости) средства регенерации (пластификатора).

Термопрофилирование - исправление поперечной и продольной ровности покрытия, выполняемое термопрофилировщиками.

Гранулят - размельченный материал, полученный в результате фрезерования слоев дорожной одежды холодным способом или в результате дробления крупных кусков от разборки старого покрытия.

Фрезерование - способ исправления продольной и поперечной ровности или удаления слоев. Если операцию выполняют холодным способом, то получают гранулят, если горячим способом - получают смесь обновления.

Фрезерование частичное - снятие неровностей покрытия в пределах колей (гребней выпоров). Выполняют в целях исправления поперечной ровности полосы движения.

Фрезерование мелкое (поверхностное) - срезание слоев износа на всю ширину полосы движения на глубину ниже дна колей в целях удаления выступившего в колее избыточного битума.

Холодный ресайклинг - метод ремонта, предусматривающий глубокое (до 30 см) фрезерование слоев покрытия и основания холодным способом и повторное использование полученного материала при устройстве новой дорожной одежды с добавкой щебня, песка, цемента и воды, которые перемешивают непосредственно на дороге, распределяют и уплотняют. В качестве вяжущего, наряду с цементом, могут быть использованы катионные битумные эмульсии.

2. Методика обследования участков дорог с колеей

2.1. Общие положения

2.1.1. В процессе эксплуатации на поверхности покрытия возможно образование различного рода деформаций, в том числе и колеи. На каждой полосе движения могут образоваться одна или две колеи: внешняя, расположенная в полосе наката справа по направлению движения, и внутренняя, расположенная слева в полосе наката по направлению движения (рис. 2.1).

Для выяснения причин образования колеи и обоснования видов ремонта проводят обследование состояния участков дорог с колеей. Обследование выполняют в соответствии с положениями настоящих рекомендаций (п. 2.2.-2.5).

Рис. 2.1. Основные схемы образования колеи в покрытии:

а - поверхностная колея; в - глубинная колея

Колея может быть образована в результате деформирования поперечного профиля проезжей части в виде углублений по полосам наката с гребнями (рис. 2.1, а) или без гребней выпора (рис. 2.1, в).

2.1.2. Колея образуется в результате интенсивного движения транспортных средств при высокой температуре воздуха и покрытия летом и при повышенной влажности грунтов земляного полотна весной; недостаточной сдвигоустойчивости слоев асфальтобетонного покрытия или основания, а также грунтов активной зоны земляного полотна. При этом происходит истирание верхнего слоя покрытия в полосе наката, доуплотнение или переуплотнение слоев дорожной одежды (с разрушением щебня или без него), отслаивание или выкрашивание верхнего слоя, пластическое деформирование слоев дорожной одежды.

2.1.3. Накопление остаточных деформаций и структурных разрушений может происходить в одном или сразу в нескольких слоях дорожной конструкции. Верхний слой покрытия расположен в зоне максимальных температурных воздействий и воспринимает наибольшую нагрузку от колес транспорта. Поэтому он подвержен деформациям в наибольшей степени и чаще других является причиной образования колеи. Любой из нижележащих слоев может также быть причиной образования колеи.

2.1.4. Полная глубина колеи складывается из высоты выпора и глубины впадины (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Общий вид внешней колеи:

1 - основание колеи (дно); 2 - гребень выпора колеи; 3 - проектная поверхность покрытия; В_к - ширина колеи; Н_к - полная глубина колеи (Н_к= h_y + h_Г); h_Г - высота гребня выпора; h_y - глубина впадины (углубления); 4 - граница полосы движения; 5 - середина одной полосы движения

2.2. Состав и последовательность работ при обследовании участков дорог

2.2.1. Процесс обследования участков может быть разделен на три этапа:

· подготовительный;

· полевые обследования;

· обработка материалов полевых обследований.

2.2.2. Подготовительные работы включают:

· комплектование бригады;

· подготовку и оснащение передвижной лаборатории или другого автомобиля приборами, оборудованием и защитными средствами;

· сбор информации общего характера о дороге;

· заготовку журналов, бланков и ведомостей для заполнения результатами;

· согласование работ с органами управления дорогой и органами ГИБДД.

2.2.3. Сбор данных общего характера о дороге осуществляют путем изучения проектных данных, паспорта дороги, результатов диагностики, оценки состояния дороги и других технических документов и материалов.

В данных общего характера должны быть указаны:

· техническая категория дороги и сроки строительства участка;

· интенсивность и состав движения, расчетные нагрузки;

· геометрические параметры дороги;

· конструкция дорожных одежд;

· качество материалов в конструктивных слоях и их составляющих компонентов;

· данные по видам и срокам ремонта каждого участка;

· срок появления колеи на участке.

2.3. Полевые обследования

2.3.1. До начала полевых работ все исполнители обязаны пройти инструктаж по правилам техники безопасности и охране труда.

Все виды полевых обследований дорог относятся к категории опасных. Лица, участвующие в этой работе, должны строго соблюдать действующие «Правила техники безопасности при строительстве, ремонте и содержании дорог», а также другие ведомственные правила и инструкции. При выполнении работ непосредственно на дороге должны соблюдаться требования «Инструкции по организации движения и ограждению мест производства работ», а также специально разработанных для таких случаев инструкций и указаний.

Все виды полевых обследований выполняют под защитой автомобиля. Предупреждающие знаки «Дорожные работы» и «Объезд препятствия слева» должны быть обращены навстречу движению.

2.3.2. Полевые работы по обследованию участков с колеей наиболее целесообразно проводить в конце лета или начале осени, после прекращения высоких летних температур. Обследования должны быть завершены не менее чем за 6-8 месяцев до начала ремонта. Полевые обследования выполняют в два этапа: визуальные обследования; инструментальные обследования.

2.3.3. Методика визуального обследования колеи.

Визуальный осмотр участка проводят из автомобиля, двигающегося со скоростью не более 20 км/ч, или пешком. В местах, требующих детального осмотра и обследования, делаются остановки. Обследование дорог с раздельными проезжими частями проводят в прямом и обратном направлениях. На каждом участке определяют:

· интенсивность и состав движения;

· состояние покрытия;

· состояние обочин;

· состояние водоотводных сооружений и земляного полотна.

Описание внешнего характера колеи ведут по следующим признакам:

· сведения общего характера;

· форма и очертания краев колеи (выраженные или сглаженные);

· наличие гребней выпора и их характер;

· глубина колеи (малая - менее 20 мм, средняя - от 20 до 40 мм, глубокая - более 40 мм);

· ширина колеи;

· наличие пластических деформаций или признаков истирания материалов;

· виды дефектов и разрушений на поверхности покрытия: неоднородность цвета или количества компонентов на поверхности (пятна битума, недостаток вяжущего, выступание щебня, избыток песка и т.д.);

· динамика развития колеи (колея развивается быстро или медленно);

· наличие на покрытии следов от колес автомобиля;

· сцепные качества покрытия;

· состояние покрытия вокруг колеи (сетка трещин, наплывы, шелушение и т.д.);

· пикетное положение и протяженность участка с колеей (начало и конец колеи), номер полосы и направление движения.

Форма ведомостей визуального обследования участка дороги приведена в приложении 1, табл. П.1.1.

2.3.4. Предварительное заключение о состоянии участка дороги и причинах образования колеи составляют на основании результатов визуального обследования и данных общего характера. В заключении указывают намеченные методы ликвидации колеи.

Если причина образования колеи не может быть однозначно установлена при визуальном обследовании, назначают инструментальные обследования.

2.4. Инструментальные обследования

2.4.1 Исследуемые параметры и характеристики:

· состав движения;

· фактическая скорость движения автомобилей в каждой из полос движения;

· геометрические параметры колеи (глубина и ширина колеи, высота и ширина гребней выпоров);

· геометрические параметры дороги (ширина проезжей части, число полос движения и ширина каждой полосы, ширина обочин, продольные и поперечные уклоны);

· ровность дорожных покрытий;

· сцепление покрытия с колесом автомобиля;

· прочность дорожной одежды.

2.4.2. Измерение геометрических параметров дорог с колеей геодезическими методами применяют на стадии обследования и разработки технического проекта ремонта дороги (при необходимости фрезерования, устройства выравнивающих слоев или уширения проезжей части).

В каждом поперечнике получают отметки 5 точек (рис. 2.3): кромка проезжей части с двух сторон (К₁ и К₂), середина проезжей части (С₁ и С₂) с каждой стороны; ось дороги (О).

Рис. 2.3. Схема расположения контрольных точек на покрытии:

О - ось дороги; K₁ и К₂ - кромка проезжей части с каждой стороны; С₁ и С₂ - середина проезжей части с каждой стороны; 1₁, 1₂ - дно правой колеи в каждой полосе движения; 2₁, 2₂ - вершина правой колеи

Геометрические параметры дороги замеряют через каждые 10 м по длине дороги. На участке дороги с колеей в поперечном профиле получают две дополнительные точки, характеризующие глубину колеи: дно колеи (точка 1) и вершину колеи (точка 2). Измерения проводят по внешней, правой колее (ближе к обочине) для каждой полосы движения, на которой имеется колея. Глубину колеи рассчитывают как разность отметок точек 2 и 1.

Высотные отметки дополнительных точек 1 и 2 определяют через 20 м, для привязки колеи к продольному и поперечному профилям дороги и составления картограммы фрезерования или устройства выравнивающих слоев. При наличии данных о глубине колеи, полученных другими методами, геодезическими методами глубину колеи замеряют не реже, чем 1 раз на каждые 100 м. В пикетажном журнале отмечают координаты начала и конца участка с колеей.

2.4.3. Оценку прочности дорожной одежды проводят на участках дороги с глубиной колеи более 35 мм или при наличии сетки трещин, свидетельствующей о возможной потере прочности одним или несколькими слоями дорожной одежды. Работы выполняют по методике ВСН 52-89 [32] весной. Для составления проекта могут быть использованы данные диагностики, взятые из банка данных, полученные в результате предшествующих обследований данного участка.

2.4.4. Обследование участков дорог с колеей методом отбора проб.

2.4.4.1. Обследование покрытия и дорожной одежды ведут путем отбора проб вырубками прямоугольной формы размером 300´300 мм или высверливанием кернов диаметром 100 мм. Наиболее целесообразно высверливать пробы при помощи специальной буровой установки. Пробой считают не менее 2-х образцов кернов, взятых на расстоянии не более 0,5м друг от друга (два керна - одна проба).

Отбор проб проводят с целью:

определить причину образования колеи в дорожной одежде (поиск слабого слоя);

оценить возможности вторичного использования материалов.

2.4.4.2. Глубина отбора проб зависит от вида и характера колеи:

при поверхностном характере колеи - глубину отбора кернов назначают равной толщине слоев асфальтобетона в дорожной одежде;

при глубинном характере колеи - глубину отбора кернов назначают равной толщине всей дорожной одежды. В этом случае необходимо взять и пробы грунта из активной зоны земляного полотна.

2.4.4.3. Рекомендуемые места отбора проб на одной полосе движения показаны на рис. 2.4. Точка 1 расположена на дне внешней колеи (ближе к обочине) примерно в середине внешней колеи. Точка 2 удалена от оси дороги либо от линии, разделяющей полосы движения, на 0,2-0,3 м. Точка 3 расположена на вершине гребня выпора. Точка 3 является дополнительной. Независимо от вида колеи на каждом характерном участке отбирают одну контрольную пробу из точки 1 (рис. 2.4) на всю толщину дорожной одежды.

2.4.4.4. При поверхностном характере колеи пробы отбирают из точек 1 и 2 (рис. 2.4). Точка 1 расположена на дне внешней колеи, а точка 2 удалена от оси дороги либо от линии, разделяющей полосы движения, на 0,2-0,3 м. В одном сечении (створе) необходимо отобрать две пробы (4 керна). Максимальное расстояние между створами отбора проб по длине дороги составляет не более 500 м.

2.4.4.5. При глубинной колее, сопровождающейся выдавливанием материала из слоя с образованием гребней выпоров, дополнительно отбирают пробу кернов в самой высокой точке колеи (рис. 2.4) - точке 3 (гребень выпора) через 1000 м или одну пробу на каждый характерный участок (при длине участка с колеей менее 1 км).

2.4.5. Испытания проб. Последовательность проведения испытаний.

2.4.5.1. Отобранные образцы испытывают в 4 этапа:

· испытывают не разрушенный керн;

· испытывают каждый слои керна в естественном состоянии;

· испытывают переформованные образцы асфальтобетона;

· определяют свойства смесей и их компонентов.

Испытание кернов проводят на месте отбора проб в передвижной лаборатории. При ее отсутствии, после визуального осмотра и маркировки (место взятия проб, дата отбора, номера створа, пробы и керна) образцы доставляют в лабораторию и испытывают в день отбора проб.

Если керн не удалось отобрать на всю глубину дорожной одежды целиком (один или несколько слоев могут рассыпаться), необходимо собрать весь материал разрушенного слоя в отдельный пакет и записать толщину данного слоя в конструкции (на основании замера толщины слоя в высверленном отверстии).

2.4.5.2. Толщину слоя в конструкции замеряют с помощью глубинного щупа. Испытание не переформованных кернов проводят в следующей последовательности:

Рис. 2.4. Схема отбора проб из покрытия:

1, 2, 3 - места (точки) отбора проб, расположенные в одном створе, на одной полосе движения, точка расположена на дне внешней колеи (ближе к обочине); точка 2 - удалена от оси дороги либо от линии, разделяющей полосы движения на 0,2-0,3 м; точка 3 расположена на вершине гребня выпора правой колеи

· внешний осмотр керна;

· записывают в журнал маркировку пробы (место взятия проб, номера створа, пробы и керна);

· выполняют внешний осмотр образцов, описывают состояние каждого слоя в керне;

· нумеруют слои;

· определяют толщину слоя по результатам измерения толщины в 3-х точках с точностью до 0,5 мм. За толщину слоя принимают среднее арифметическое значение трех измерений;

· керны разделяют на отдельные слои и определяют:

1. прочность сцепления между слоями;

2. среднюю плотность слоев дорожной одежды в кернах:

,

где r - средняя плотность слоя в конструкции, кг/м³;

m - масса образца на воздухе (взвешивают с точностью до 0,01 г);

v - объем образца (определяют методом гидростатического взвешивания или рассчитывают), м³;

· определяют влажность слоя в естественном состоянии (с точностью до 0,01 %);

· рассчитывают водонасыщение и набухание слоев.

2.4.5.3. Испытание переформованных образцов

Испытания физико-механических свойств материалов в конструктивных слоях дорожной одежды проводят в соответствии с действующими нормативными документами [14].

Материал каждого из слоев асфальтобетона (одна проба - 2 керна) разогревают в термостате и изготавливают цилиндрические образцы в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 6.

Проводят следующие испытания:

· определяют среднюю плотность асфальтобетона по методике ГОСТ 12801-98 п. 7, как среднее арифметическое трех измерений;

· рассчитывают коэффициент уплотнения каждого слоя по методике ГОСТ 12801-98;

· определяют водонасыщение асфальтобетона по методике ГОСТ 12801-98 п. 13;

· определяют набухание в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 14;

· определяют предел прочности при сжатии в соответствии с методикой ГОСТ 12801-98 п. 15 при температурах +50, +20 и 0 °С;

· определяют предел прочности на растяжение при расколе в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 16;

· определяют предел прочности на растяжение при изгибе и показатели деформативности в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 17;

· определяют характеристики сдвигоустойчивости в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 18;

· определяют водостойкость в соответствии с методикой ГОСТ 12801-98 п. 19;

· определяют водостойкость при длительном водонасыщении. Допускается проводить испытания ускоренным методом в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 21.

2.4.5.4. Испытание смесей

После проведения испытаний (п. 2.4.5.3) переформованные образцы нагревают в термостате до 80°, превращают в смесь и определяют:

· истинную плотность смесей определяют пикнометрическим методом в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 10;

· среднюю плотность минеральной части в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 9 или расчетным путем в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 8;

· пористость минерального остова и остаточную пористость в соответствии с методикой ГОСТ 12801-98 п. 11, п. 12 соответственно;

· качество сцепления вяжущего с минеральной частью асфальтобетонной смеси в соответствии с методикой ГОСТ 12801-98 п. 24.

2.4.5.5. Определяют состав асфальтобетонной смеси и проводят оценку качества составляющих компонентов. Для этого выполняют экстрагирование битума из асфальтобетонной смеси. Определяют количество битума в смеси и зерновой состав минеральной части асфальтобетонной смеси.

Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 12801-98 п. 23. После окончания экстрагирования (извлечения битума из асфальтобетонной смеси) экстракт (растворенный битум) высушивают и взвешивают компоненты смеси:

· содержание битума в смеси из покрытия определяют с точностью до 0,1 %;

· зерновой состав асфальтобетонной смеси после экстрагирования определяют в соответствии с методикой ГОСТ 12801-98 (п. 23.2).

2.4.5.6. Качество битума после экстрагирования из смеси определяют путем следующих испытаний:

· глубина проникания иглы по методике ГОСТ 11501-78*;

· растяжимость по методике ГОСТ 11505-76*;

· температура размягчения по кольцу и шару по методике ГОСТ 11506-73*;

· температура хрупкости по Фраасу по методике ГОСТ 11507-78*;

· сцепление битума с мрамором или песком по методике ГОСТ 11508-74*.

2.4.5.7. Качество щебня и песка в асфальтобетонной смеси и конструктивных слоях дорожной одежды после экстрагирования определяют в соответствии с методикой [12] и в соответствии с требованиями [4]:

· определяют форму зерен щебня и рассчитывают количество зерен пластинчатой и игольчатой формы;

· определяют прочность щебня и марку по дробимости при сжатии в цилиндре в водонасыщенном состоянии;

· определяют марку по истираемости в полочном барабане;

· определяют морозостойкость щебня;

· определяют содержание пылеватых и глинистых частиц;

· определяют зерновой состав щебня.

Слои основания обследуют в соответствии с требованиями нормативных документов [4. 5, 9, 12, 13].

Качество песка оценивают в соответствии с требованиями [5]:

· определяют зерновой состав песка и рассчитывают модуль крупности;

· определяют количество пылеватых и глинистых частиц;

· для песков из отсевов дробления горных пород определяют марку по прочности;

· определяют количество природного и дробленого песка в полученной пробе;

· определяют пустотность и истинную плотность.

2.4.6. Обработка результатов обследования

Составляют сводные ведомости состояния дорожной одежды и свойств материалов, в которые заносят средние арифметические значения всех испытанных свойств. Формы ведомостей приведены в приложении 1, табл. П.1.3-П.1.9.

Порядок заполнения ведомостей:

· ведомость состояния конструктивных слоев дорожной одежды (табл. П.1.3) заполняют результатами испытаний неразрушенных слоев дорожной одежды в пробах (п. 2.4.5.2);

· ведомость свойств слоев дорожной одежды в кернах (табл. П.1.4) заполняют результатами испытаний неразрушенных слоев дорожной одежды в пробах (п. 2.4.5.3);

· в ведомость физико-механических свойств слоев дорожной одежды (табл. П.1.5.) заносят результаты испытания переформованных образцов проб (п. 2.4.5.4.);

· зерновой состав минеральной части асфальтобетона и количество битума в смеси определяют (п. 2.4.5.5) и заносят в ведомость (табл. П.1.6);

· строительно-технические свойства вяжущего после экстрагирования (п. 2.4.5.6) заносят в табл. П.1.7;

· строительно-технические свойства щебня и песка в каждом слое дорожной одежды определяют в соответствии с п. 2.4.5.7 и заносят в табл. П.1.8 и П.1.9 соответственно.

2.5. Анализ состояния слоев дорожной конструкции

2.5.1. Анализ состояния дорожной конструкции проводят в четыре стадии. На первой стадии проводят анализ однородности толщины каждого слоя в пределах одного створа в точках 1, 2 и 3. Отмечают изменения в толщине слоев (табл. П.1.3, П.1.4). Слой, в котором отмечен разброс свойств в одном створе более чем на 10 %, считают нестабильным, подверженным пластическим деформациям. В таблице отмечают номер створа и слой, в котором отмечены нестабильные свойства.

2.5.2. На второй стадии проводят анализ однородности свойств нестабильного слоя по длине участка. Для этого оценивают однородность свойств в одноименных пробах (дно колеи или граница раздела полос движения, или гребень выпора колеи) по длине участка. Однородность свойств в одноименных точках по длине участка подтверждает выявленную нестабильность (п. 2.5.1) или позволяет судить о случайности полученного результата.

2.5.3. На третьей стадии определяют причины потери стабильности слоев дорожной одежды путем анализа соответствия свойств, слоев дорожной одежды и составляющих их компонентов требованиям нормативных документов [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]. Для этого проводят анализ результатов исследования табл. П.1.4- П.1.9.

При анализе зернового состава смесей отмечают изменения в составе смесей одного створа и отклонения в составе от проектных значений. Слои, в которых отмечено дробление щебня или качество материалов (п. 2.4.2-2.4.5) не соответствует требованиям нормативных документов более чем на 5 %, считают слабыми, нуждающимися в укреплении или замене (полной или частичной).

Составляют ведомость (П.1.10) нестабильных слоев дорожной одежды, в которой отмечают расположение участка на дороге, номер слоя и свойства, по которым данный слой признан нестабильным.

Составляют ведомость расположения участков, материал которых не пригоден для повторного использования.

2.5.4. Завершающим этапом обследования участков дорог с колеей является составление заключения о качестве материалов в слоях дорожной одежды и их соответствии требованиям нормативных документов. В заключение необходимо указать места колеи, на которых обнаружены нестабильные слои, возможные причины потери стабильности и возможности дальнейшей работы слоя в дорожной конструкции. Следует отметить возможности вторичного использования материалов дефектных слоев в дорожной одежде и предложить способы ремонта участка дороги с колеей.

3. Классификация методов борьбы с колееобразованием на автомобильных дорогах и условия их применения

3.1. Основные направления предупреждения и ликвидации колеи на дорогах

3.1.1. Методы борьбы с колееобразованием можно разделить на четыре основные группы:

· организационно-технические мероприятия по снижению темпов колееобразования;

· методы ликвидации колей без устранения или с частичным устранением причин образования колеи;

· методы устранения причин образования колеи;

· методы предупреждения образования колей.

3.1.2. Метод борьбы с колееобразованием выбирают в каждом конкретном случае на основе анализа результатов обследования общего состояния дороги, выявления причин образования колей, их глубины, геометрических параметров, протяженности, интенсивности и состава движения, с учетом финансовых и материально-технических возможностей, сроков выполнения работ по ликвидации колей и других факторов.

3.1.3. Как правило, окончательное решение о выборе метода и технологии ремонта должно приниматься на основе технико-экономического сравнения вариантов. При этом одновременно должны быть рассмотрены несколько способов. Назначение вариантов методов и технологий борьбы с колееобразованием проводят с учетом состава работ и условий их применения.

3.2. Организационно-технические мероприятия по снижению темпов колееобразования

Организационно-технические мероприятия по снижению темпов колеобразования включают:

· ограничения движения тяжелого грузового автотранспорта в дневное время суток при высоких положительных температурах с переводом движения на ночное время;

· ограничения движения тяжелого грузового автотранспорта в весенний период оттаивания грунтов земляного полотна;

· строгий весовой контроль за соблюдением требований по фактической величине нагрузки на ось автомобиля;

· организацию равномерного распределения движения по всей ширине проезжей части (при наличии широкой проезжей части и краевых укрепительных полос);

· ликвидацию узких мест, мест снижения скорости движения грузовых автомобилей, заторов и остановок с целью сокращения продолжительности приложения нагрузок.

Организационно-технические мероприятия целесообразно применять совместно с методами ликвидации колей без устранения или с частичным устранением причин колееобразования.

3.3. Методы ликвидации колей без устранения или с частичным устранением причин колееобразования

3.3.1. Методы ликвидации колей без устранения или с частичным устранением причин колееобразования включают:

· выравнивание поперечного профиля путем заполнения колеи ремонтным материалом;

· выравнивание поперечного профиля путем срезания гребней выпора по обеим сторонам колеи, с заполнением оставшейся части колеи ремонтным материалом или без заполнения.

3.3.2. Ликвидация колей и восстановление поперечной ровности полосы движения или всей проезжей части без учета свойств нестабильных слоев покрытия или дорожной одежды позволяет достаточно просто устранить колею и обеспечить безопасное движение автомобилей на короткий срок, по истечении которого колея образуется вновь. Этот способ рекомендуется как временная мера для восстановления поперечного профиля и ликвидации колеи глубиной до 30 мм при содержании дорог, а также для ликвидации колей глубиной до 45 мм при ремонте дорог в условиях существования ограничения по финансовым и материально-техническим ресурсам. Целесообразно сочетать указанные меры с организационно-техническими мероприятиями по снижению темпов колееобразования.

3.4. Методы ликвидации колей с устранением причин их образования

Методы ликвидации колей с устранением причин их образования включают:

· стабилизацию или удаление и замену нестабильного слоя без усиления и с усилением дорожной одежды;

· повышение жесткости нижележащих слоев покрытия;

· стабилизацию или замену грунтов активной зоны земляного полотна;

· осушение и обеспечение отвода поверхностных и грунтовых вод.

Методы ликвидации колей с устранением причин их образования позволяют на длительный срок обеспечить требуемую ровность покрытия (допустимую глубину колеи) на эксплуатируемых дорогах. Метод рекомендуется для применения во всех случаях образования колей на существующих дорогах и, прежде всего, при ремонте дорог с глубиной колеи до 45 мм и при капитальном ремонте дорог с глубиной колеи более 45 мм.

3.5. Методы предупреждения образования колей

Методы предупреждения образования колей включают:

· расчет и конструирование дорожных конструкций (дорожной одежды и земляного полотна) с учетом накопления остаточной деформации в допустимых пределах;

· устройство верхних слоев покрытия из материалов с высокой сдвигоустойчивостью и сопротивлением износу, а слоев основания - из материалов с высоким сопротивлением структурным разрушениям и образованию остаточных деформаций;

· использование армированных слоев в покрытиях и жестких слоев в основаниях;

· устройство земляного полотна из дренирующих материалов;

· устройство дренажей и систем отвода воды.

Мероприятия по предупреждению образования колеи должны быть предусмотрены в проектах на строительство, реконструкцию и капитальный ремонт автомобильных дорог всех категорий, когда расчеты показывают вероятность образования колеи, глубина которой в пределах расчетного срока службы покрытия и дорожной одежды может превышать допустимые пределы.

4. Основные виды работ по ликвидации колей без устранения или с частичным устранением причин колееобразования

4.1. Заполнение колей ремонтным материалом

4.1.1. Простейший метод ликвидации колей без устранения причин колееобразования состоит в заполнении колеи ремонтным материалом горячим или холодным способами. Метод применяют для ликвидации колей глубиной не более 30-45 мм при отсутствии четко выраженных краев колеи и гребней выпора. При глубине колеи более 60 мм ремонтный материал укладывают не менее чем в два слоя. Каждый из слоев уплотняют (коэффициент уплотнения как выравнивающего, так и верхнего слоя должен быть не менее 0,99).

4.1.2. В качестве ремонтного материала для выравнивающего слоя могут быть использованы: чистый высокопрочный щебень, обработанный битумом или битумной эмульсией в установке; асфальтобетонная смесь; слои поверхностной обработки; открытые битумоминеральные смеси; эмульсионно-минеральные смеси и др. Не допускается применение щебня из гравия. Требования к ремонтному материалу приведены в п. 9.1-9.5. Размер фракций щебня зависит от глубины колеи, количества слоев и применяемой технологии устройства выравнивающего слоя. Выравнивающий слой должен быть обязательно перекрыт слоем асфальтобетона (на дорогах I-II категорий) или слоем поверхностной обработки (на дорогах III-IV категорий).

4.2. Подготовительные работы

Подготовительные работы включают: очистку покрытия от пыли и грязи, заделку трещин и выбоин, срезку неровностей и устройство корыта по колее, очистку корыта и нанесение вяжущего (битума или эмульсии) на стенки корыта для обеспечения сцепления старого покрытия с ремонтным материалом.

4.2.1. Корыто глубиной до 30 мм устраивают фрезой или специальным ножом-насадкой, приваренным (или на болтах) к отвалу автогрейдера. Корыто устраивают в тех случаях, когда ремонтный материал укладывают в один слой толщиной 30-50 мм в колею без перекрытия его верхним слоем. Допускается не устраивать корыто при заполнении колеи эмульсионно-минеральной смесью, слоем поверхностной обработки, открытыми битумоминеральными смесями, а также при укладке по выравнивающему слою ремонтного материала дополнительного слоя покрытия, защитного слоя или слоя износа на всю ширину проезжей части.

4.2.2. Подгрунтовку не производят, если в качестве ремонтного материала используют битумоминеральные смеси, а на дне колеи имеется выступающий битум, при условии, что выравнивающий слой будет перекрыт верхним слоем.

4.2.3. Оборудование для укладки ремонтного материала должно иметь устройство, позволяющее изменять ширину полосы укладки от 0,5 до 1 м и более. Каждый уложенный слой уплотняют специальным уплотняющим оборудованием с шириной рабочего органа меньше ширины колеи. Для этого используют трамбовки, вибрационные плиты, а затем катки. Коэффициент уплотнения должен быть не менее 0,99. Укладку второго слоя ведут сразу после уплотнения нижнего слоя, на горячий нижний слой.

4.2.4. В исключительных случаях (при отсутствии специального оборудования) заполнение колеи ремонтным материалом может производиться при помощи автогрейдера, а уплотнение - колесами тяжелого грузового автомобиля.

4.3. Укладка выравнивающего слоя

Заполнение колей ремонтным материалом может производиться одним из следующих способов:

· поверхностной обработкой в один или два слоя;

· укладкой черного щебня без заклинки или с заклинкой;

· укладкой горячей асфальтобетонной смеси;

· укладкой в один или два слоя холодной эмульсионно-минеральной смеси типа «Сларри Сил» или рапидасфальт.

4.3.1. Поверхностную обработку в один или два слоя рекомендуется выполнять машиной с синхронным распределением вяжущего и щебня, способной легко изменять ширину полосы распределения. К таким машинам относятся «Чипсиллер-40», выпускаемый ГУП «Росдортех» (г. Саратов), машины фирмы «Сэкмэр», «Савалка» и др.

4.3.1.1. Колея глубиной до 15 мм может быть устранена поверхностной обработкой по полосе наката шириной до 0,8 м за один проход с использованием щебня фракции 5-10 мм. Колея глубиной до 30 мм устраняется поверхностной обработкой с использованием фракции 5-10 и 10-15 мм (рис. 4.1). Для ликвидации мелких неровностей, шелушения и выкрашивания, закрытия мелких трещин, придания поверхности покрытия однородных сцепных свойств рекомендуется устраивать поверхностную обработку на всю ширину покрытия.

4.3.1.2. В качестве вяжущего применяют вязкие дорожные битумы, нагретые до температуры, обеспечивающей их разлив. Для лучшего прилипания битума к щебню в битум вводят поверхностно-активные добавки (ПАВ) или применяют битум, модифицированный полимером (ПБВ). Движение открывают после остывания битума, с ограничением скорости движения автомобилей до 40 км/час на период формирования слоя.

Поверхностную обработку на горячем битуме устраивают в сухую погоду при температуре воздуха не ниже +15 °С.

4.3.1.3. При использовании вместо битума катионной битумной эмульсии (ЭБК) работы можно производить на влажном покрытии при температуре воздуха не ниже +5 °С, что существенно продлевает строительный сезон. Рекомендуется использовать эмульсии типа ЭБК-2 с концентрацией битума 65-70 %. Движение автомобилей открывают сразу после распада эмульсии и высыхания воды.

4.3.1.4. Нормы расхода вяжущего должны устанавливаться в каждом конкретном случае, с учетом того, что поверхностная обработка производится по старому покрытию, которое может иметь избыточное или недостаточное количество вяжущего и различные виды разрушений поверхности (трещины, шелушение, выкрашивание), на гидроизоляцию которых расходуется часть битума. Кроме того, на расход вяжущего существенно влияет интенсивность движения тяжелых грузовых автомобилей. На дорогах с малой интенсивностью - расход вяжущего может быть увеличен на 15-20 %, а с высокой интенсивностью - уменьшен на 10-15 %. Ориентировочный расход вяжущего принимают как 1/10 часть расхода щебня, измеренного в литрах. При этом (для эмульсии), под остаточным вяжущим понимают количество битума, оставшегося после распада битумной эмульсии и испарения воды. Требования к качеству щебня приведены в [4] и п. 9. настоящих рекомендаций.