§ II.3. Обследование дорожных одежд

На участках реконструируемых дорог, на которых трасса не меняется в плане и продольном профиле, должны быть проверены размеры конструктивных слоев и прочность существующей дорож­ной одежды в расчете на возможность пропуска по ней перспектив­ного движения.

Исходными данными при обследованиях служит документация, получаемая в дорожно-эксплуатационных организациях. На доро­гах, сравнительно недолго находившихся в эксплуатации, после проверки на небольшом числе участков соответствия фактической конструкции дорожной одежды имеющейся документации, проч­ность одежды может быть оценена расчетом. Однако на старых дорогах из-за износа дорожной одежды трудно установить надеж­ные значения модулей упругости или деформации ее конструктив­ных слоев. Кроме того, места, многократно подвергавшиеся ре­монту, в документации, часто неточно привязываются к пикетажу дороги.

Поэтому расчеты прочности дорожных одежд оказывают­ся недостаточно надежными и при изысканиях для реконструкции бывает необходимо проводить промеры толщины дорожной одеж­ды и оценивать ее прочность экспериментально для определения объема работ по усилению [26, 34].

Для определения фактической ширины покрытия на обочинах отрывают поперечные ровики шириной 0,2—0,25 м. Это дает воз­можность избежать ошибок в результатах измерения, которые мог­ли возникнуть из-за загрязнения краев дорожной одежды и ска­тывания материала щебеночных и гравийных покрытий на обочину.

Для характеристики материалов и размеров конструктивных слоев существующей дорожной одежды в покрытии бурят при помощи прицепных буровых станков скважины диаметром 10—15 см. Из монолитных покрытий получают неповрежденные керны. В покрытиях из малосвязных материалов толщину слоев измеряют в лунке.

При отсутствии бурового оборудования приходится пробивать вручную лунки диаметром 20—30 см. Толщину слоев дорожной одежды измеряют с точностью до 1 см.

На каждом поперечнике закладывают три лунки — по оси по­крытия и в 0,6—0,8 м от кромок покрытия. Лунки располагают на незатронутых выбоинами участках покрытия.

Поперечники для промеров назначают в зависимости от типа дорожной одежды и частоты изменения ее конструкции через 100—400 м. При этом основываются на технической документации о существующих дорожных одеждах и на результатах рекогно­сцировочного осмотра состояния покрытия. При осмотре фиксиру­ют наличие трещин на покрытии, колейности, просадок и проло­мов, взбугривания, искажения продольного и поперечного профилей. Характерный вид сетки трещин, образующихся при не­достаточной прочности дорожной одежды на слабом переувлаж­ненном земляном полотне, позволяет выявить места, требующие проведения коренных улучшающих мероприятий. В местах рез­кого изменения гидрогеологических условий местности измерение прочности следует выполнять, даже если на покрытии не заметно следов деформаций.

Наиболее эффективны обследования дорожной одежды в пе­риоды ее наименьшей прочности — переувлажнения грунтового основания весной и осенью. В это время на дорожной одежде появляются деформации, свидетельствующие о недостаточном со­противлении нагрузкам, которые впоследствии при просыхании земляного полотна сглаживаются движением, иногда становясь полностью незаметными.

Использование для оценки прочности дорожных одежд расчет­ных методов требует надежного знания характеристик прочности материалов отдельных конструктивных слоев. Для проектирования новых дорог пользуются, как известно, их средними значениями, приведенными в инструкциях по расчету толщины дорожной одеж­ды. Надежные данные для дорожных одежд, находившихся в экс­плуатации и подвергшихся процессам износа и старения, в норма­тивной литературе отсутствуют. Поэтому при расчетах приходится пользоваться минимальными значениями нормативных величин, приводимых в таблицах, или вводить малообоснованные коэффи-

диенты снижения прочности, что, конечно, может приводить к не­достаточно точным результатам.

В последние годы наибольшее распространение получает метод непосредственного определения прочности дорожной одежды проб­ными нагрузками.

Методика испытаний дорожных одежд пробными нагрузками вначале была аналогична испытаниям грунтов. Нагрузку прила­гали к покрытиям через круглый металлический штамп посте­пенно возрастающими ступенями, выдерживая каждую ступень до прекращения осадки. Испытания занимали много времени.

В последние годы прочность дорожных одежд оценивают по величине прогиба поверхности покрытия под спаренными колесами грусчлзого автомобиля с нагрузкой на колесо и давлением на по­крытие, равным расчетным. Расчетную нагрузку Н-10 можно создать при помощи автомобиля МАЗ-500, загруженного песком или щебнем. Нагрузка задней оси на покрытие должна составлять 10 тс при внутреннем давлении в шинах 6,5 кгс/см² [44].

Испытания прочности дорожных одежд проводят на участках, однородных по конструкции через каждые 200—250 м. На каждом участке измеряют прогиб в двух-трех точках через 5—10 м вдоль дороги на полосе наката.

Для измерения прогибов используют рычажные прогибомеры ЦНИЛ — МАДИ, основанные на.той же идее, что и принятые за границей «балки Бенкельмана». Прогибомер представляет собой раздвижной рычаг, свободно вращающийся на горизонтальной оси, которая укреплена на станине, имеющей три опорные точки. Рас­стояние от опор станины до конца рычага превышает длину волны прогиба распространенных в настоящее время дорожных одежд. Процесс испытаний сводится к следующему. Автомобиль наезжает задними спаренными колесами на место на покрытии в пределах полос наката, где необходимо измерить прогиб. Не ранее чем через три минуты после этого на покрытии устанавливают прогибомер так, чтобы его рычаг, свободно проходя между спаренными коле­сами, прочно опирался в середине отпечатка колес на покрытие. После снятия начального отсчета по индикатору автомобиль отъез­жает не менее чем на 5 м в следующее место испытаний. Покры­тие, с которого снята нагрузка, начинает постепенно восстанавли­вать первоначальное положение. Процесс восстановления считают окончившимся, если в течение 10 с отсчеты по индикатору меня­ются не более чем на 0,01 мм.

Могут быть применены также прицепные установки динами­ческого нагружения, в которых на покрытие действует ударная нагрузка от груза, падающего на пружину, установленную на штампе диаметром 34 см. Давление ударной нагрузки подбирается равным давлению расчетного автомобиля, а продолжительность действия, принимаемая близкой к 0,02 с, соответствует продолжи­тельности нагрузки от колес автомобилей [26].

Если величины прогибов измеренных тем или иным способом в двух смежных точках покрытия отличаются не более чем на 10—15%, за характеристику прочности принимают среднее ариф­метическое из измерений. При большем расхождении проводят третье дополнительное измерение в точке, отстоящей от первых двух на 5—10 м. Среднее берут из результатов двух измерений* отличающихся не более чем на 15%.

Прочность дорожной одежды, характеризуемую эквивалентным модулем упругости, определяют по формулам теории расчета до­рожных одежд по упругим деформациям, используя имеющиеся инструкции [21].

Поскольку водно-тепловой режим земляного полотна меняется в течение года, испытания прочности дорожной одежды необходи­мо проводить в период ее наибольшего ослабления весной. Прак­тически это не всегда удается сделать, так как продолжительность этого периода невелика, а интенсивность переувлажнения земляно­го полотна, связанная с осенне-зимним температурным циклом, меняется в разное время. Предложен ряд методов введения попра­вочных коэффициентов для приведения результатов замеров к наихудшему «расчетному» состоянию грунта земляного полотна.

Опыт показывает, однако, что прочность дорожной одежды часто имеет различные значения на расположенных в непосред­ственной близости друг от друга участках. Выборочные испыта­ния, проводимые при помощи установок статического и динамиче­ского нагружения, далеко не во всех случаях улавливают эту раз­ницу в несущей способности одежд. Кроме того, при большом числе испытаний производительность работ все же низка. Поэтому возникла потребность в непрерывной оценке прочности дорожной одежды на всем протяжении.

В начале 60-х годов во Франции появились подв^йкные уста­новки, измеряющие прочность дорожных одежд при медленном проезде по дороге испытательного автомобиля [78]. Они получили распространение в ряде стран. Такие установки дают возможность оценивать прочность больших маршрутов в неблагоприятные периоды года, поскольку их суточная производительность превы­шает скорость продвижения на север весеннего оттаивания грунто­вого основания и вскрытия пучин.

В СССР в Харьковском автомобильно-дорожном институте под руководством проф. В. М. Сиденко сконструирована основанная на несколько ином, чем французская, принципе установка для изме­рения эквивалентного модуля упругости одежды при проезде ко­леса трехосного автомобиля, движущегося со скоростью 5—8 км/ч [38].

Эквивалентный модуль оценивают расчетом по формулам мно­гослойных систем теории упругости по кривизне чаши прогиба под колесом автомобиля. На колеса задней и средней осей автомобиля надета бесконечная лента. Среднее колесо автомобиля является ведомым и разгружено. Оно служит только для прижимания соб­ственным весом ленты к покрытию. Кривизна прогнувшейся дорож­ной одежды под задним колесом, нагруженным до величины рас­четной нагрузки, измеряется по изгибу тонких упругих металли-

1	Спрямленный, план дороги				Пашня ipy^teopof. 'ура “ \Пащня/кустарник
					Г^ПУПШР—				0! йКустарн' Пашня {Резерв
2	Пикеты, километры				1 1 ■ I 1— - -1 1 1 1 ■ 1 ■ ч 8 9 э567 1 2 3 4 5 6 7
3	Намечаемые работы по дорожной одежде		Покрытие		Укладка двухслойного асфальтобетона
			Подготовка основания		Построй ка но­вой одежды на сллощном песчаном слое		Уширение иутоше-\ Ни^%т0>Уширение до рож- Устройство продольЛ иПп пЛршЛм ных песчаных ровинов] нои °ае>наь1 с поперечными трубками
			Тип		Ш-25		Ж-15			т*- и
4	Коэффициент прочности существующей одежды				0.48	<*-	0,61	0,57		0,80
5'	Эпюра прочности дорожной одежды		проекти­ руемой сущест­ вующей	1600 1200 800	_ _ J675_ 1650 j ITLPJL /650
					1320 „00 r..lm . 360 I 1 860
6 I	Тип и состояние существующей одежды				Асфальтобе­тон состоянш плохое,имеют­ся проломы, трещины		Асфальтобетон, ' состояние неудо­влетворительное, имеются трещи - ны, ямочность до/6%			Асфальтобетон, состояние хорошее
7	Пучинистые участки t		mi 1Q79		—fl 50
			1373		J и 1Sа ,4 ch "
			11$ 14 1915		( 50
8	Год последнего капита­льного и среднего ремонтов дороги				1958г.		I960Г			1965г.
В	Абарийные участки
10	Конструкция сущест­вующей дорожной одежды			CM	ШШШШШЯГ’				т 1	■I ..'..у
					■■У- £■:;®:		:•. Cl4) : -V 1 , ! Ч *			I “ ■:	/ W ..'йз
11	ширина существующей дорожной одежды			М	7,00 6,00
12	Модель деформации грунт а, до			КГС см*	60	80 ПО		90		120
13	Тип местности				3	1
п	Группа грунта				6	в Б
15	Ч 41	Насыпь		м	0,30-0,70 0,90
16		Выемна		м
17		ширина		м	10,0
18		Состояние обочин			Неудодлетво рительное	Удовлетворительное
19		Намечаемые работы			Поднятие земляного полотна, углубление канав	Углубление боковых канав, обеспечение продольных уклонов					Прочистка канав

Ус ровные обозначения:

ГВГ~1; ПТШТП г ШШ13 ШШШь 5 6 —7

Рис. II.2. Линейный график прочности дорожной одежды:

/^асфальтобетон; 2—мостовая; 3 — щебень; 4 —песок; 5 — требуемый модуль упругости (кгс/см²); 6 — эквивалентный модуль упругости существующей дорожной одежды (кгс/см²); 7 — эпюра прочности проектируемой дорожной одежды (кгс/см²); 8 — аварийный участок и количество ДТП за последний год

ческих пластин размером 400X50X1,5 мм, приклепанных к ленте. Десткость пластин во много раз меньше жесткости шин, и они при наезде колеса копируют контур поверхности прогнувшегося по­крытия.

Величина кривизны пластин непрерывно записывается тензо- метрическими датчиками на осциллограф. На каждом типе дорож­ной одежды необходимо провести предварительные корре­ляционные сравнительные измерения эквивалентного модуля упру­гости пробными загружениями жесткого штампа.

Конечным итогом определения ^прЪчности дорожной одежды должен быть график эквивалентных модулей упругости существу­ющей одежды и схемы необходимого ее усиления (рис. И.2).