15.2. Общие требования к жестким дорожным одеждам

Опыт эксплуатации автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями свидетельствует, что под воздействием автомобильного движения и погодно-климатических факторов происходит постепенное ухудшение состояния покрытия в результате образования различных дефектов.

В общем случае в покрытии после его устройства:

• развиваются повышенные напряжения от сил сопротивления основания температурным перемещениям и срабатывают отдельные поперечные швы покрытия;

• затем начинают существенно влиять температурные напряжения, возникающие от невозможности коробления покрытия, и динамические нагрузки от движущихся автомобилей. В результате происходит процесс постепенного уменьшения длины частей покрытия;

• на участках покрытия длиной менее 10 м растрескивание вызывается совместным действием температуры и нагрузки. При этом воздействие температуры обусловливает вид дефекта (поперечная трещина), а многократно повторяющиеся проезды автомобилей способствуют местному перенапряжению и усталостному разрушению бетона покрытия. Со временем, когда ширина вновь образованных трещинами частей плит будет превышать длину, в них начинают появляться продольные трещины;

• в дальнейшем с ростом количества проездов автомобилей по дороге поперечные и продольные трещины целиком разрушают цементобетонное покрытие (образуется сетка трещин);

• одновременно с образованием трещин в покрытии начинается процесс постепенного смещения частей плит по вертикали, приводящий к образованию ступеней и перекосов плит. В результате ровность покрытия становится неудовлетворительной и требуется ремонт покрытия или реконструкция дороги.

На эксплуатационное состояние цементобетонных покрытий существенное влияние оказывают:

• конструктивные особенности дорожной одежды;

• физико-механические свойства материалов конструктивных слоев;

• в значительной степени грунты земляного полотна. Поэтому расчет дорожных одежд осуществляют комплексно с учетом земляного полотна.

В целом для сохранения необходимых транспортно-эксплуатационных качеств и сплошности покрытии к конструкции жесткой одежды предъявляются следующие требования по:

1) трещиностойкости покрытия и конструктивных слоев, способных сопротивляться изгибу. В качестве критерия прочности используется допускаемое напряжение растяжения при изгибе монолитных слоев под воздействием температуры и динамической нагрузки;

2) прочности дорожной одежды в целом. В качестве критерия прочности используется допускаемое напряжение сдвига в грунтах земляного полотна и в слоях, не способных сопротивляться изгибу. Проверка прочности дорожной одежды по критерию сдвига осуществляется методами, аналогичными принятым для нежестких дорожных одежд;

3) продольной устойчивости покрытия. В качестве критерия используется критическое напряжение сжатия, возникающее в покрытии при повышении его температуры;

4) морозоустойчивости дорожной одежды. В качестве критерия используется допускаемое зимнее вспучивание (вертикальный подъем) покрытия. Расчет морозоустойчивости одежды осуществляется методами, принятыми при проектировании нежестких дорожных одежд;

5) шероховатости поверхности покрытия. В качестве критерия используется допускаемый коэффициент сцепления колеса с покрытием или допускаемая средняя высота выступов шероховатости. Требования по шероховатости поверхности покрытия обеспечиваются технологическими приемами при строительстве автомобильной дороги.

Учет всех указанных требований приводит к конструированию жестких одежд в виде многослойных систем.

Современная жесткая дорожная одежда состоит из:

• покрытия;

• выравнивающего слоя;

• основания;

• дополнительного слоя основания.

Покрытие должно обеспечивать безопасный проезд автомобилей с расчетными скоростями. Толщина бетонных покрытий устанавливается расчетом и должна быть, как правило, одинаковой по всей ширине проезжей части. На шестиполосных покрытиях толщину крайних внешних полос допускается увеличивать на 2-4 см для обеспечения проезда тяжелых автомобилей.

Выравнивающий слой предназначен для обеспечения наилучших условий взаимодействия покрытия с основанием при действии температуры и внешней нагрузки, он способствует равномерному опиранию плит на основание, устраняя отдельные неровности. Для устройства выравнивающих слоев:

• на дорогах I и II категорий используют битумопесчаную смесь, распределяемую слоем толщиной 3-5 см. Большие толщины применяют в случае пропуска строительного транспорта в зоне проезжей части автомобильных дорог;

• необработанный песок слоем 5 см используют для выравнивающего слоя на дорогах III-IV категорий, а также II категории при перспективной интенсивности движения менее 5000 авт/сут;

• на дорогах II и III категорий допускается применение битумопесчаной смеси слоем толщиной 5 см на основаниях из щебня, гравия, шлака и ракушечника;

• выравнивающий слой может не устраиваться на основаниях из низкомарочного бетона или грунта и каменных материалов I класса прочности, укрепленных цементом, при условии, если ровность основания соответствует требованиям строительных норм и правил по производству и приемке работ при строительстве автомобильных дорог.

Основание под цементобетонное покрытие устраивают для уменьшения давления на подстилающий грунт от движущихся автомобилей, а также комплекта гусеничных машин, используемых при устройстве покрытий в скользящей опалубке:

• на дорогах I-III категорий для оснований применяют каменные материалы или грунты, укрепленные цементом и другими неорганическими вяжущими;

• основания из щебня, шлака и грунтов, укрепленных органическими вяжущими, устраивают на дорогах II и III категорий;

• песок и гравийно-песчаные смеси применяют, как правило, на дорогах Ш и IV категорий, а также на дорогах II категории при перспективной интенсивности движения до 4000 авт/сут и толщине цементобетонного покрытия, равной 22 см;

• при строительстве покрытия комплектом машин со скользящими формами для обеспечения прохода гусеничных машин укрепленные вяжущими основания должны иметь ширину 9,6 или 9,8 м. В случае применения комплекта машин, передвигающихся по рельс-формам, основание устраивают шире покрытия не менее чем на 0,5 м с каждой стороны, но не менее ширины укрепленных полос;

• толщину основания назначают по расчету, но не менее 14 см из песчаных и супесчаных грунтов, укрепленных цементом, и из тощего бетона, и 15 см – из щебня, шлака или гравия при использовании основания для движения построечных автомобилей грузоподъемностью до 7т. При строительстве покрытий комплектом машин со скользящими формами и использовании автомобилей грузоподъемностью от 7 до 12т толщину оснований из укрепленных цементом грунтов и каменных материалов I класса прочности рекомендуется принимать не тоньше 16 см, а в остальных случаях – не менее 18 см;

• минимальную толщину основания из песка с учетом требования морозоустойчивости конструкции назначают 10-25 см в зависимости от вида грунта земляного полотна и дорожно-климатического района.

Дополнительный слой основания наряду с передачей нагрузок на земляное полотно выполняет функции морозозащитного или дренирующего слоя. В зависимости от климатических и гидрогеологических условий указанные функции могут совмещаться. Дополнительный слой основания устраивают из морозостойких и дренирующих грунтов. Толщину слоя рассчитывают в соответствии с Пособием 3.03.01-96 к СНиП 2.05.02-85.