16.2.2 Щебеночное покрытие из щебня прочных пород, устроенное по способу заклинки

Дорожное покрытие, устраиваемое путем послойной россыпи и укатки дробленого материала разной крупности, применяют в практике дорожного строительства более 150 лет. До появления на дорогах автомобильного движения значительной интенсивности так называемое «щебеночное шоссе» представляло собой, наиболее усовершенствованный тип покрытия.

В царской России «щебеночное шоссе» являлось наравне с булыжными мостовыми основным типом покрытия магистральных и стратегических дорог.

Развитие автотранспорта выдвинуло на первое место дорожные покрытия, устроенные с применением вяжущих материалов, вначале —покрытия из плотных смесей типа гравийных с добавкой грунтов, а затем, с 20-х годов этого столетия, так называемые «черные» дороги, базой для которых явились как обычное щебеночное покрытие, устроенное по способу заклинки, так и покрытия из гравия и щебня, устроенные по способу плотной смеси. Вследствие этого щебеночное покрытие было низведено на второстепенную роль: покрытия дорог низких категорий с незначительной интенсивностью движения и основания более капитальных типов покрытий.

Материалы для устройства щебеночных оснований методом заклинки должны соответствовать действующим ТНПА и применяться в соответствии с проектной документацией и технологическими картами.

Щебеночное покрытие, устроенное по способу заклинки, представляет собой систематически поддерживаемое ремонтом дорожное покрытие, устроенное из одноразмерного щебня (70—40' или 40—20 мм), полученного путем дробления каменного материала или кислых шлаков и уплотненное укаткой с заполнением пустот мелким щебнем или клинцом (40—20 или 20—10 мм,) каменной мелочью (10—5 или 10—3 мм) и поливкой водой. Нижние слои щебеночного покрытия, а также щебеночные основания при условии немедленной укладки на них более капитального покрытия можно устраивать без заполнения клин­цом и каменной мелочью. Применять вместо щебня гравий соответствующих размеров допустимо только при его дроблении с образованием на каждой частице не менее двух плоскостей.

Щебеночное покрытие, устроенное без обработки вяжущими, материалами, может служить самостоятельным покрытием только при малой интенсивности автомобильного движения, обычно не выше 200—300 автомобилей в сутки . Прочность и устойчивость щебеночного покрытия зависят от толщины всей дорожной одежды, от прочности каменных мате­риалов, размеров и формы щебня и качества уплотнения. Взаимная связь щебеночных частиц обеспечивается плотной заклинкой крупных частиц с последующим заполнением пор более мелкими и наличием слабого связующего вещества, состоящего из воды и каменной пыли, которые удерживают каменную мелочь на месте при воздействии тангенциальных усилий от колес автомобиля и повышают устойчивость покрытия против выдувания и высасывания частиц при образовании вакуума за шинами быстро движущихся автомобилей.

При усиленном систематическом ремонте работоспособность щебеночного покрытия может быть повышена, но при нормальных условиях эксплуатации' это не оправдывается экономически.

Удовлетворительная заклинка возможна только при форме частиц щебня, приближающейся к кубической, при однородных размерах щебня, а также при прочном каменном материале. При плоском щебне (лещадке) и при каменных породах низкой прочности, а также при окатанном гравии хорошей заклинки не достигают. Также не будет обеспечена нужная заклинка, а следовательно, и устойчивость покрытия при одновременном применении щебня, неоднородного по крупности или по прочности. В этом отношении щебеночное покрытие, устроенное ло способу заклинки, принципиально отличается от покрытий из плотных смесей.

Щебень мелких фракций (клинец и каменную мелочь) рассыпают только тогда, когда слой крупного шебня уже достаточно уплотнен. Только при этом условии слабое связующее вещество из воды и каменной пыли может выполнять свое назначение. При отсутствии у каменного материала цементирующей способности укатка щебеночного покрытия делается практически невозможной, так как при недостаточном сцеплении тангенциаль­ные усилия от ведущего и ведомого барабанов катков, действующие в разные стороны, препятствуют заклинке, а следовательно, и уплотнению покрытия. Плохой цементирующей способностью обладают обычно песчаники, кварциты и некоторые каменные породы стекловатой структуры, преимущественно состоящие из твердых цветных минералов. Эти материалы при укатке не об­разуют каменной муки. При использовании таких материалов выходам из положения может быть применение виброкатков и виброплит.

При плохо укатывающемся щебне (кварциты, песчаники) клинец и каменная мелочь могут быть из более мягких пород, например, из известняков.

Плохой практикой является добавка к каменной мелочи отходов камнедробления (мельче 5 мм), а также глинистого грунта, поскольку это способствует вырыванию частиц щебня из покрьгия колесами автомобилей во влажную погоду.

Щебеночное покрытие обычно устраивают в два слоя, в корыте на песчаном или другом, заменяющем его основании (рисунки 216 и 217). Как показано на рис. 217, щебеночное покрытие можно устраивать как с бордюром, так и без него. Бордюр предохраняет от повреждения края покрытия, но удорожает его. В пелях удешевления строительства следует укладывать бордюр в пределах ширины проезжей части.

Щебеночное покрытие на прямых участках устраивают с поперечным уклоном 30%о (обочины с уклоном 50%о). Толщина щебеночного покрытия как вместе с основанием, так и одной каменной части зависит от состава и интенсивности движения (категории дороги), качества камня, свойств грунта земляного полотна, качества песка или других материалов и устанавливается расчетом. В среднем толщину всего щебеночного слоя в плотном теле принимают: на песчаном или аналогичном основании—15—25 cм, при отсутствии песчаного основания и неблагоприятных грунтах земляного полотна — до 30 см и более.

При гравелистых и каменистых грунтах, а также в сухой местности при супесях, представляющих собой естественные оптимальные смеси, если толщина их слоя не меньше 0,5—1,0 м, слои щебня укладывают в корыте, непосредственно на земляное полотно. При всех прочих грунтах з

Рис. 217. Поперечным профиль щебе­ночного покрытия на основании из крупного щебня

емляного полотна под щебеночным покрытием укла­дывают подстилающий слой из песка или иного заменяющего его материала для уменьшения толщины слоя более дорогого щебня, а также во избежание проникания частиц щебня в грунт земляного полотна.

Устройство покрытия начинают с устройства корыта и его уплотнения. После этого укладывают и уплотняют нижний слой основания из песка или другого местного материала. На подготовленное основание рассыпают щебень. Последовательность работ при этом будет следующей.

А. При укатке в два слоя:

1. россыпь нижнего слоя рядового щебня — крупного или очень крупного, его разравнивание и профилирование (с учетом коэффициента уплотнения);

2. укатка (осаживание) щебня катком без поливки водой;

3. укатка нижнего слоя щебня с поливкой водой, но без россыпи клинца;

4. россыпь щебня верхнего слоя;

5. осадка щебня катком без поливки водой;

6. укатка щебня с поливкой водой;

7. россыпь заполняющего материала — клинца и каменной мелочи —• с поливкой и укаткой(только для покрытия);

8. россыпь высевок (отходов от камнедробления), в крайнем случае песка, с укаткой одним — двумя проходами катка без по­ливки водой (только для покрытия).

Б. При укатке в один слой:

1. россыпь щебня на всю проектную толщину покрытия, раз­равнивание и профилирование;

2. осаживание щебня несколькими проходами катка без по­ливки водой;

3. укатка щебня с поливкой водой до неподвижности частиц;

4. россыпь заполняющего материала (клинца и каменной мелочи) с поливкой и укаткой (только для покрытия);

5. россыпь высевок или песка без поливки водой и укатка - два-три прохода катка (только для покрытия).

При устройстве покрытий допускается использование щебня двух-трех расклинивающих фракций; при устройстве оснований – одной-двух.

При использовании асфальтогранулята по СТБ 1705 для заклинки щебня производят рыхление верхнего слоя основания на глубину 10 см, смешение щебня с асфальтогранулятом, планировку и уплотнение слоя.

При устройстве щебеночного основания, армированного геосеткой (георешеткой), в состав работ согласно [4] входят:

• планировка и доуплотнение подстилающего слоя основания дорожной одежды;

• устройство армирующей прослойки из геосетки (георешетки) по подстилающему слою дорожной одежды;

• устройство нижнего слоя основания с расклинцовкой методом вдавливания;

• устройство верхнего слоя с расклинцовкой методом перемешивания.

Допускается устройство слоя основания по прослойке из приготовленной оптимальной смеси, состоящей из щебня основной фракции и расклинивающего материала.

Укладку геосетки (георешетки) производят вручную путем раскатки рулонов параллельно оси дороги. Один конец рулона равномерно закрепляют проволочными анкерами (не менее 8 штук) с отступом 0,10-0,12 м от краев геосетки (георешетки). Раскатывают армирующую прослойку по ходу направления потока.

Укладку смежных полос геосетки (георешетки) выполняют с наложением полос и закреплением анкерами. Ширина перекрытия полос материала должна быть не менее 0,30 м, шаг анкеровки – не более 3,0 м.

Раскатку рулонов геосетки (георешетки) осуществляют постепенно (по 10-15 м), по мере россыпи и разравнивания щебня по геосетке (георешетке), что предупреждает образование волн и неровностей на армирующей прослойке.

Щебень разравнивают на ширину основания бульдозером по методу «от себя» за три-четыре челночных прохода.

Планировку основания производят автогрейдером от краев к середине.

Не допускается проезд транспортных средств, в том числе занятых на строительстве механизмов, по незащищенной армирующей прослойке. Толщина отсыпанного слоя в плотном теле при разовом пропуске транспортных средств и проезде уплотняющих механизмов должна быть не менее 0,15 м.

Щебень уплотняют катками в три этапа:

• на первом этапе уплотняется россыпь крупного щебня до достижения устойчивого положения отдельных щебенок;

• на втором этапе образуется необходимая структура щебеночного слоя за счет взаимного заклинивания щебня;

• на третьем этапе образуется плотный щебеночный слой за счет последовательного заклинивания слоя из крупного щебня мелким щебнем, клинцом, каменной мелочью, отсевом и асфальтогранулятом.

Количество проходов катка устанавливается пробным уплотнением.

Уплотнение щебня катками следует начинать от кромок с последующим приближением места прохода катка к середине и перекрытием предыдущего следа прохода на 1/3 ширины полосы уплотнения

Розлив воды на первом этапе уплотнения предусматривается только для щебня второй группы, на втором и третьем этапах уплотнения розлив воды предусматривается для щебня всех групп. Норма розлива воды зависит от погодных условий в период строительства, способности щебня к уплотнению, степени его загрязнения и уточняется в процессе выполнения работ.

При работе катков с гладкими вальцами уплотнение можно считать завершенным, если щебенка, помещенная на поверхность щебеночного слоя, разрушается под вальцом катка.

Доуплотнение при необходимости следует осуществлять регулированием движения построечного транспорта по ширине основания (покрытия).

Расход расклинивающего материала назначается в зависимости от крупности и прочности щебня основной фракции и типа конструктивного слоя и принимается в соответствии с таблицей 7.

Таблица 7 – Расход расклинивающего материала

Тип слоя	Размер основной фракции щебня, мм	Прочность щебня	Расход расклинивающей фракции, м3, на 1000 м2 при размерах щебня, мм
			20-40	10-20	5-10	0-5
Основание	40-80 (70)	800 и более	-	25/15	15/10	-
Основание	40-80 (70)	600 и менее	-	15	10	-
Основание	80 (70)-120 (150)	600 и более	10 (20)	-	10	10
Основание	80 (70)-120 (150)	400 и менее	10 (20)	-	-	-
Покрытие	20-80 (70)	800 и более	-	20/15	15/10	15/10
Покрытие	20-80 (70)	600	-	15	10	10
Примечания:

Материалы для устройства щебеночных оснований методом заклинки должны соответствовать действующим ТНПА и применяться в соответствии с проектной документацией и технологическими картами.

При большом разрыве во времени устройства нижнего и верхнего слоев основания и покрытия во избежание разрушения нижнего слоя автомобилями необходимо при его укатке вводить клинец и каменную мелочь, желательно с розливом жидкого битума в количестве 2,5—3 л/м2 или эмульсии .

Толщина отдельных слоев щебеночных покрытия и основания зависит от мощности уплотняющих средств и прочности камня. Кроме того, она должна быть увязана с наибольшим размером частиц применяемого щебня. Этот размер не должен превышать 0,85 толщины слоя в плотном теле при твердых породах камня и 0,90 при более мягких.

При укладке щебня на слой песка толщина слоя щебня редко может быть меньше 12 см. Если при укатке песок, даже при достаточном его увлажнении, проникает в щебень, что обычно наблюдается при мелких песках, то рекомендуется покрыть песчаное основание слоем каменных высевок или других местных материалов толщиной не более 2—3 см или применить легкую обработку поверхности основания вяжущими материалами. При каменном основании минимальная толщина слоя щебня ограничивается размерами его частиц.

Наибольшая толщина слоя щебня (в плотном теле), который можно укатать тяжелыми катками, колеблется в пределах 16— 20 см. Виброплитами и виброкатками можно уплотнять слой толщиной до 25—35 см.

Соотношение между объемным весом щебня в плотном и в рыхлом состоянии в среднем составляет 1,25—1,30, что необходимо учитывать при разбивке проезжей части.

При наличии бордюра работу начинают с укладки бордюрных камней по натянутому шнуру таким образом, чтобы линия внутренних границ камней не имела резких изломов. После этого подсыпают и уплотняют обочины рядом с бордюром. Чаще из соображений экономии бордюр не устраивают и рассыпают щебень непосредственно в корыте.

Щебень, клинец, каменную мелочь и высевки необходимо до­ставлять раздельно и размещать в отдельных штабелях, например, щебень по одной стороне дороги,, а клинец, каменную мелочь и высевки по другой.

Если щебень подвозят перед укладкой, то для россыпи лучше всего применять автомобили-самосвалы с прицепными специальными распределителями щебня, могущими двигаться при заднем ходе автомобиля, или самоходные распределители щебня.

Окончательное разравнивание щебня в корыте осуществляют тяжелыми автогрейдерами с ручной подправкой.