Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Совершенствование методов нормирования макрошероховатых дорожных по

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
8.16 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Российская академия транспорта

А.В. Кочетков, А.В. Чванов, Л.В. Янковский

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ НОРМИРОВАНИЯ МАКРОШЕРОХОВАТЫХ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ С УЧЕТОМ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

Монография

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2015

1

УДК 625.7/.8 К75

Рецензенты:

почетный дорожник РФ, почетный транспортный строитель, действительный член Международного института строителей (CIE), д-р техн. наук, доцент Ю.Э. Васильев (Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ));

д-р техн. наук, доцент Н.Е. Кокодеева (Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина)

Кочетков, А.В.

К75 Совершенствование методов нормирования макрошероховатых дорожных покрытий с учетом безопасности дорожного движения : монография / А.В. Кочетков, А.В. Чванов, Л.В. Янковский. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – 154 с.

ISBN 978-5-398-01368-9

Рассмотрены современные технологии и особенности оборудования для устройства дорожных макрошероховатых антигололедных покрытий для обеспечения безопасности дорожного движения. Представлены исследования эффективности освоения прогрессивных технологий устройства шероховатых покрытий на объектах дорожного хозяйства. Предложены подходы и методы нормирования, устройства и контроля макрошероховатых дорожных покрытий, а также изложены результаты лабораторных и натурных исследований по определению параметров микропрофиля и антигололедных качеств поверхности.

Предназначена для инженерно-технических и научных работников проектных, дорожно-строительных организаций, а также преподавателей, студентов и аспирантов автодорожных факультетов вузов, обучающихся по направлению «Строительство».

УДК 625.7/.8

Работа выполнялась по Плану информационного обеспечения Федерального дорожного агентства в рамках Программного проекта «Информационное обеспечение» Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России на 2002–2010 гг.», а также при финансовой поддержке государства в лице Министерства образования и науки Российской Федерации из федерального бюджета в рамках госзаказа № 7.4903.2011 по теме «Теоретическое исследование взаимодействия систем “основание – геоимплантат – сооружение” объектов автодорожной инфраструктуры» и при реализации федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 гг., соглашение № 14.В37.21.1222.

ISBN 978-5-398-01368-9

© ПНИПУ, 2015

2

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение............................................................................................

5

1. Современные технологии и оборудование

 

по устройству макрошероховатых дорожных покрытий .............

9

1.1. Анализ современных технологий

 

и оборудования по изготовлению дорожных

 

шероховатых покрытий......................................................

9

1.2. Особенности конструкции и работы

 

битумощебнераспределителей.........................................

17

1.3. Устройство шероховатых противогололедных

 

дорожных покрытий..........................................................

27

1.4. Анализ задач по проектированию дорожных

 

покрытий с шероховатой поверхностью.........................

36

1.5. Выводы по главе 1 ............................................................

47

2. Современные методы нормирования,

 

устройства и контроля качества макрошероховатых

 

поверхностей...................................................................................

49

2.1. Нормирование дорожных покрытий

 

с шероховатой поверхностью...........................................

49

2.2. Расчет толщины шероховатого слоя

 

дорожных покрытий..........................................................

64

2.3. Основы нормирования дорожных покрытий

 

с шероховатой поверхностью...........................................

66

2.4. Современные приемы нормирования

 

шероховатых покрытий....................................................

78

2.5. Параметры поверхности макрошероховатых

 

щебеночно-мастичных асфальтобетонов........................

80

2.6. Модель НДС структуры щебеночно-мастичного

 

асфальтобетона..................................................................

83

2.7. Современные структуры цифровых

 

моделей автомобильных дорог ........................................

89

 

3

2.8. Статистические модели геометрии

 

участков автомобильных дорог на основе

 

цифровых моделей............................................................

90

2.9. Новые параметры геометрии дорожных покрытий

 

с макрошероховатой поверхностью ................................

97

2.10. Выводы по главе 2 ........................................................

104

3. Мониторинг применения прогрессивных технологий

 

для устройства дорожных покрытий

 

с макрошероховатой поверхностью ...........................................

105

3.1. Организация мониторинга по восстановлению

 

сцепных качеств шероховатых поверхностей

 

на автомобильной дороге................................................

105

3.2. Мониторинг применения прогрессивных

 

технологий на объектах дорожной

 

инфраструктуры ..............................................................

108

3.3. Выводы по главе 3 ..........................................................

119

4. Результаты практических исследований по устройству

 

и контролю качества антигололедных макрошероховатых

 

дорожных покрытий.....................................................................

121

4.1. Микропрофиль и план автомобильной дороги

 

с макрошероховатой поверхностью ..............................

121

4.2. Результаты лабораторного исследования

 

антигололедной макрошероховатой поверхности

 

дорожного покрытия.......................................................

123

4.3. Технология устройства антигололедного покрытия

 

с шероховатой поверхностью.........................................

126

4.4. Параметры шероховатой поверхности

 

литых асфальтобетонов ..................................................

134

4.5. Выводы по главе 4 ..........................................................

138

Заключение ...................................................................................

139

Список литературы.......................................................................

141

4

ВВЕДЕНИЕ

Подпрограммой «Автомобильные дороги» Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России» предусматривалось расширить использование систем мониторинга транспортно-эксплуатационного состояния федеральных дорог и мостов с применением современных информационных технологий в целях оптимизации на основе адресного

иэффективного планирования работ по ремонту и содержанию федеральной дорожной сети, обеспечения ее сохранности.

Существенным резервом управления сцепными качествами дорожных покрытий является применение современных передовых технологий, высокотехнологичных приборов, оборудования

илабораторий. Методическая база работ по контролю качества дорожных покрытий в целом отражает сложившийся опыт проведения работ, однако она существенно устарела, не приведена в соответствие зарубежным нормам, что затрудняет их применение в отечественной практике [9–16, 19, 20, 62, 85, 86].

Считается установленным, что изменения параметров макрошероховатости влияют на изменение коэффициента сцепления дорожного покрытия. Существенные резервы в обеспечении качества макрошероховатых дорожных покрытий могут быть выявлены за счет совершенствования методов нормирования геометрических параметров макрошероховатости дорожного покрытия и их учете при использовании щебнераспределителей [3, 7, 28, 43, 72, 95, 96].

На сегодняшний день к одной из серьезных проблем в дорожном хозяйстве относится отсутствие развитой системы мониторинга и полной базы данных о продуктах инновационной деятельности в дорожном хозяйстве Российской Федерации. Встает задача концентрации имеющихся информационных ресурсов и создания программных средств. К инновационным проектам в дорожном хозяйстве относится использование новых высокопроизводительных передвижных дорожных диагностиче-

5

ских лабораторий, современных технологий диагностики автомобильных дорог и искусственных сооружений на них, современных приборов и лабораторного оборудования, новых форм организации труда [41, 100, 111]. Задача совершенствования научных основ нормирования, устройства и контроля качества макрошероховатых дорожных покрытий является актуальной.

Описанная в монографии работа выполнялась по Плану информационного обеспечения Федерального дорожного агентства в рамках проекта «Информационное обеспечение» Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России на 2002–2010 гг.» [1, 107, 116].

Объект исследований – геометрия активных выступов и глубин впадин макрошероховатого дорожного покрытия. К таким покрытиям относятся: цветные покрытия противоскольжения, покрытия пешеходных мостов, антигололедные дорожные покрытия с шероховатой поверхностью, въезды для маломобильных групп населения. Предметом исследования является информационный поток данных по цифровым значениям статистических рядов макрошероховатых дорожных покрытий.

Цель исследований – совершенствование научных основ нормирования, устройства и автоматизированного контроля качества макрошероховатых дорожных покрытий на основе применения новых параметров нормирования и использования передвижных дорожных диагностических лабораторий.

В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи:

проведен аналитический обзор технологий и машин для устройства макрошероховатых дорожных покрытий, выявлены основные доминирующие факторы и параметры различной природы, определяющие снижение макрошероховатости и коэффициента сцепления дорожного покрытия;

проведен мониторинг изменения сцепных качеств дорожных покрытий федеральной сети автомобильных дорог с учетом применения прогрессивных технологий и данных автоматизированного банка дорожных данных (АБДД) «Дорога»;

6

разработана структура отраслевого банка данных мониторинга перспективных технологий, на основе чего получены результаты анализа эффективности устройства макрошероховатых дорожных покрытий;

разработано научное обеспечение нормирования, устройства и контроля качества макрошероховатых дорожных покрытий с помощью новых показателей нормирования, новых методов и средств измерения;

разработана структура математической модели выделения систематической составляющей из числового ряда высот активных выступов макрошероховатого покрытия и проведено математическое моделирование разделения числового ряда на детерминированную, коррелированную и случайную составляющие;

обоснована, как пример, максимальная разновысотность антигололедного дорожного покрытия SafeLane.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

проведен мониторинг изменения сцепных качеств дорожных покрытий федеральной сети автомобильных дорог с учетом примененияпрогрессивных технологий и данных АБДД «Дорога»;

разработана структура и получены результаты анализа эффективности устройства макрошероховатых дорожных покрытий на основе отраслевого банка дорожных данных применения прогрессивных технологий;

разработано научное обеспечение нормирования и контроля качества макрошероховатых дорожных покрытий с помощью нового показателя нормирования: знакочередования вы-

сот активных выступов относительно их средней линии как оценки их автокорреляционной функции. Его предлагается использовать при обеспечении равномерного распределения щебня при использовании щебнераспределителей;

предложено оригинальное представление статистической цифровой модели измерения макрошероховатости на локальном участке (до 15 м), состоящей из детерминированной (уклон), коррелированной (нормативные периодические составляющие и

7

периодические отклонения от ровности) и собственно случайной составляющий (искомые значения макрошероховатости).

– разработана структура математической модели выделения систематической составляющей из числового ряда высот активных выступов макрошероховатого покрытия и проведено на ее основе математическое моделирование разделения числового ряда на детерминированную, коррелированную и случайную составляющие;

– обоснована максимальная разновысотность однослойного и двухслойного антигололедного дорожного покрытия SafeLane.

Реализация результатов работы осуществлена в Комплексном информационно-аналитическом обзоре Росавтодора о передовом отечественном и зарубежном опыте проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог, управлении дорожным хозяйством, прогрессивных технологиях и материалах (с подготовкой экспертных заключений, аналитических и справочных материалов) с формированием раздела интернет-сайта Росавтодора «Все о дорогах». Осуществлена модернизация и ведение автоматизированного справочно-информационного фонда переводов публикаций зарубежных периодических изданий по вопросам проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Разработан информационный сборник о применении прогрессивных технологий в органах управления дорожным хозяйством [111]. Проведены работы по разработке стандарта организации и устройству антигололедных дорожных покрытий в г. Зеленограде [104, 113]. Осуществлена модернизация программно-аппаратного комплекса контроля качества макрошероховатости дорожных покрытий «Шероховатость2008».

8

1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ПО УСТРОЙСТВУ МАКРОШЕРОХОВАТЫХ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

1.1. Анализ современных технологий и оборудования по изготовлению дорожных шероховатых покрытий

Широко известны способы создания искусственной шероховатости методами формирования поверхности (пропиливание, шелушение, формование, рельефное уплотнение и т.д.), поливок, втапливания, укладки тонких структурно-шероховатых слоев (литые эмульсионно-минеральные смеси битумоминеральные смеси, по- лимерно-битумные-минеральные смеси, резинобитумные смеси, крупнозернистый асфальтобетон) [4, 5, 38–40, 66, 111].

Наиболее распространенным способом устройства дорожных покрытий является укладка асфальтобетона в верхний слой [13]. Регламентируемые СНиП 2.05.02–85 [85] условия применимости тех или иных типов и марок асфальтобетона, минимально обеспечиваемые коэффициенты сцепления и яркости покрытий для определенных условий движения и регламентируемые СНиП 3.06.03–85 [1] нормы по ровности и шероховатости поверхности покрытий позволяют контролировать ряд свойств поверхности. В последнее время в мировой практике строительства верхних слоев все более широкое распространение получили щебеночно-мастичные асфальтобетоны (ЩМА) [44, 94], обладающие повышенной прочностью и повышенными сцепными качествами. Для условий России разработаны методические рекомендации по устройству верхних слоев дорожных покрытий из ЩМА [17, 48, 75].

Для снижения стоимости работ по устройству верхних слоев покрытий и продления строительного сезона предлагаются крупнозернистые асфальтобетонные смеси, обладающие разреженной макрошероховатой структурой [18, 53, 76, 78, 81, 82].

9

Прогрессивной технологией создания поверхностных слоев с заданными параметрами шероховатости следует считать метод втапливания высокопористой асфальтобетонной смеси прерывистой гранулометрии с содержанием щебня 5–10 мм 75–85 % в верхний слой асфальтобетонного покрытий толщиной 0,8–2,0 см в процессе строительства покрытия либо в процессе восстановления слоя износа [26] (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Отряд по устройству одиночной шероховатой поверхностной обработки методом втапливания щебня

Поверхностная обработка – технологический процесс устройства на дорожных покрытиях тонких слоев с целью обеспечить шероховатость, водонепроницаемость, износостойкость и плотность покрытий. Слой, устраиваемый этим способом, также называют поверхностной обработкой. Большую группу типов шероховатых структур поверхностей с широким диапазоном технологий и свойств представляют поверхностные обработки. Наиболее распространенной технологией поверхностной обработки является традиционная технология – метод поливок, заключающийся в раздельном последовательном нанесении на поверхность обрабатываемого слоя вяжущего и минерального материала [15, 55, 59].

Разработано достаточное количество нормативно-технических документов – типовые технологические карты, инструкции по устройству поверхностных обработок, пособие по устройству поверх-

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]