2 О применении георадаров при диагностике автомобильных дорог

Поддержание автомобильных дорог в работоспособном состоянии требует выполнения своевременных и эффективных видов ремонтных работ. По результатам диагностики получается полный спектр количественных характеристик участков автомобильных дорог: модуль упругости на поверхности дорожной конструкции, коэффициент сцепления, ровность покрытия и т.д.

Однако они отражают только состояние поверхности конструкции, не отвечая на вопрос: а что же приводит к такому состоянию, что «болит внутри» дорожной конструкции?

1. Как заглянуть внутрь дорожной конструкции. В настоящее время наиболее распространенными видами ремонтов являются расчистка водоотводных канав и наиболее часто применяемое усиление дорожных одежд. Усиление дорожных одежд очень дорогостоящее мероприятие. Однако, как показали наши исследования, все это дает только временный результат на 2-3 года, так как очень часто сама причина возникновения просадок и трещин не определена и дефекты вновь появляются на новом покрытии.

Необходима методика, которая наряду с количественными характеристиками позволит установить причину разрушения, заглянув внутрь дорожной конструкции. Для назначения эффективных видов ремонтных работ необходимо знать толщины конструктивных слоев дорожных одежд; типы, влажность и плотность грунтов земляного полотна и подстилающего основания; положение уровня грунтовых вод и, наконец, пространственное очертание подошвы геологических слоев подтелом насыпи, а также места расположения зон разуплотненных грунтов, пустот и инфильтрации подземных вод.

Все вышеперечисленные параметры можно определить только с помощью георадаров. Первые научные исследования с использованием георадаров, выполненные АГТУ еще в 1998 году (см. «Автомобильные дороги», 12, 1998 г.) показали, что проектная толщина конструктивных слоев дорожной одежды не выдерживается, кондиционные пески в основании дорожной одежды и теле земляного полотна заилены. Под действием динамической нагрузки в нижней части земляного полотна непосредственно под проезжей частью образовались в поперечном и продольном направлениях многочисленные углубления в водонепроницаемых грунтах, в которых скапливаются подземные воды. В полученных разрезах просматриваются зоны разуплотненных грунтов и зоны инфильтрации воды.

За три последующих года нами был накоплен большой опыт обследования дорожных сооружений. Всего обследовано более 150 км автомобильных дорог на территории 4 субъектов Федерации северо-запада России.

Цель обследований - назначение эффективных видов ремонтных работ на основе проведенных георадарных измерений. Так как одной из главных причин разрушения дорожных одежд на северо-западе России является низкая несущая способность грунта земляного полотна и подстилающих слоев, то работы проводились грунтовыми (контактными) радарами.

2. Георадары фирмы «Логис»

Перед выполнением работ изучается вся имеющаяся документация по обследуемой дороге (рабочие проекты, продольные профили участков дороги, результаты определения ровности, коэффициента сцепления и модулей упругости на поверхности покрытия и т.д.). По заданной глубине зондирования выбирается тип антенн. Проводится контрольное бурение и в зависимости от поставленных задач из расчета 3-15 скважин на 15 км автомобильной дороги с определением толщины слоев дорожной конструкции и отбором проб грунта. По отобранным пробам определяется фактическая влажность грунта. Назначается маршрут движения. Работы выполняются на базе автомобилей УАЗ при скорости 2-5 км/ч. При проведении работ придерживались следующей технологии. Записываются непрерывные файлы протяженностью 1 км в продольном направлении, а также при ручной протяжке георадара в местах сверенных контрольных бурений в поперечном направлении. Отмечается до 30 меток на км. С помощью меток фиксируются ситуация и инженерные сооружения на дороге, техническое состояние покрытия.

Диагностика осуществляется преимущественно контактными (грунтовыми) георадарами с антенными блоками АБ-250, АБ-400 и АБ-1200 (разработчик НИИприборостроения и ООО «Логис», г. Жуковский).

В процессе выполнения работ устанавливаются следующие исходные параметры (см. таблица 5).

По результатам георадарных работ были получены достаточно хорошо читаемые волновые картинки по каждому километру обследуемых участков дорог. Предобработка, обработка и интерпретация записанных файлов выполнялись по программе «GeoScan» (разработчик программы НИИприборостроения и ООО «Логис») на кафедре автомобильных дорог АГТУ.

Исследованиями выявлено внутреннее строение дорожных конструкций (геометрическое очертание подошвы и кровли фунтов земляного полотна и подстилающего основания, зоны разуплотненного грунта, зоны инфильтрации воды и положение УГВ), определены причины разрушения покрытий автомобильных дорог [1].