Содержание и ремонт автомобильных дорог. В 2 ч. Ч. 2. Технология и организация дорожных работ
.pdfпокрытия. Температура выполнения работ ограничена допустимой температурой при работе с битумными материалами. При применении для насыщения и приклеивания геосинтетика эластобитумной катионной эмульсии или горячего эластомеробитума температура воздуха должна быть не ниже 15 С, а температура орошаемой поверхности – не ниже 10 С. Не допускается движение автомобилей по разложенному геосинтетику (за исключением одноразовых проездов технологического транспорта). При движении необходимо соблюдать небольшую скорость, двигаться без резкого ускорения, торможения и маневров на поворотах.
Глубокий ремонт.
Глубокий ремонт с использованием геосинтетиков предназначен для ликвидации отраженных трещин в жестких основаниях (стабилизированных цементом, из тощего бетона и т. д.) в случае отсутствия опоры у кромок. Методы ремонта основания обычно могут быть применены и для локального ремонта усталостных трещин.
При ремонте покрытия этим способом выполняются следующие основные операции:
1)локальное фрезерование верхнего асфальтобетонного слоя (около 6 см) на ширину поперечного профиля и длину 2 м симметрично существующей поперечной трещине или усталостным трещинам;
2)фрезерование остальных слоев дорожной одежды до основания на ширину поперечного профиля и длину 1 м;
3)замена грунтового основания естественными каменными материалами, стабилизированными механическим способом, выполняемая в случае переувлажненного, загрязненного и требующего замены основания;
4)заполнение сфрезерованной полосы длиной 1 м материалом, соответствующим требованиям устройства несущих слоев (промежуточных);
5)орошение поверхности уплотненных слоев эластомеробитумным вяжущим, битумной катионовой эмульсией, быстрораспадающимся модифицированным полимером в количестве, соответствующем данному типу геосинтетика;
6)укладка слоя геосинтетика и при необходимости прикрепление к основанию гвоздями или колышками;
199
7)покрытие боковых вертикальных стенок выфрезерованной полосы битумно-каучуковой клеящей лентой;
8)заполнение остальной части вырубленной полосы длиной 2 м асфальтобетоном, состав и свойства которого приближены к свойствам существующего верхнего слоя;
9)укладка на отремонтированной полосе очередного слоя геосинтетика длиной 3 м на поверхность, орошаемую необходимым количеством битумного вяжущего, с последующей укладкой нового слоя (слоев) асфальтобетона.
При выполнении работ, связанных с производством глубокого ремонта, необходимо учитывать следующие особенности.
При укладке геосинтетика на поверхность проезжей части под новые слои асфальтобетона орошаемая полоса принимается на 10…15 см больше ширины полосы геосинтетика. Поверхность для орошения вяжущим должна быть чистой; всякие загрязнения должны быть ликвидированы. Части геосинтетика, загрязненные мазутом или маслами, необходимо удалить, а на их место после соответствующей обработки поверхности положить заплатки прямоугольной формы размером на 10 см больше периметра вырезанного отверстия.
Соединение геосинтетиков со слоями дорожной одежды производится:
1)орошением малым количеством битума;
2)орошением увеличенным количеством битума;
3)поливкой эмульсией;
4)укреплением гвоздями или колышками;
5)самоклеющим продуктом.
Рассматриваемая технология применяется при глубоком ремонте трещин в случаях слабого опирания кромок плит в результате деформации основания или коррозии несущего слоя из нежестких материалов для исправления основания, но может быть использована
идля локального ремонта усталостных трещин.
Поверхностный ремонт. Поверхностный ремонт под новые асфальтобетонные слои предназначается для снижения вероятности появления отраженных трещин на новом асфальтобетонном слое и при наличии продольных и поперечных трещин в нижележащих слоях дорожной одежды. Целесообразно проводить такие работы, когда предусматривается полное исправление проезжей части путем фрезерования или укладки выравнивающего слоя. В этом виде
200
ремонта используются также геосинтетики при уширении существующей проезжей части и обеспечении сопряжения проезжей части и ремонтируемой обочины.
Основные действия, выполняемые при поверхностном ремонте покрытия:
1)локализация и обозначение за пределами дорожной полосы местоположения поперечных трещин;
2)ремонт поверхности проезжей части с помощью фрезерования
ивыравнивающего слоя (перед укладкой такого слоя необходимо устранить трещины путем заливки эмульсией или герметиком; если в результате фрезерования образуется поверхность с глубокими канавками, ее закрывают дополнительным тонким слоем битумноминеральной смеси);
3)орошение ремонтируемых мест битумным вяжущим (эмульсией, битумом), модифицированным эластомером в количестве, соответствующем требованиям насыщения и приклеивания (общая
ширина орошения 1,2 м симметрично трещине, из них по 10 см с каждой стороны резервные); при густых поперечных трещинах проводится орошение вяжущим и укладка геосинтетика на всем трещиноватом отрезке проезжей части;
4)укладка геосинтетика (хорошее сцепление с основанием достигается в результате прикатки резиновым легким катком перед затвердением вяжущего); окончательное насыщение и приклеивание его после укладки и уплотнения горячего асфальтобетонного слоя;
5)укладка одного или более слоев битумоминеральной смеси. Количество вяжущего для насыщения и приклеивания геоволок-
нистого материала к нижнему слою выбирается индивидуально, с учетом всех определяющих факторов. Необходимо также учесть состояние нижнего слоя и при необходимости скорректировать установленное количество вяжущего.
Требования к геосинтетикам и технологии их укладки аналогичны требованиям при неглубоком и глубоком ремонтах.
Рассматриваемая технология применяется для локализации поперечных и продольных трещин, возникающих в конструктивных слоях дорожной одежды, для профилактики появления отраженных трещин в новых устраиваемых слоях. Геосетки и геокомпозиты используются также в качестве арматуры при недостаточной несущей способности дорожной одежды и усталостных трещинах. Проекти-
201
руемая конструкция усиления может быть более рациональной и с точки зрения толщины слоев. Необходимо также обеспечивать прочное соединение с основанием и новым асфальтобетонным слоем.
При поверхностном ремонте покрытий следует учитывать следующие положения:
1)не допускается укладка геосинтетиков на трещинах с нестабилизированными кромками;
2)применение геосинтетиков в качестве арматуры позволяет обеспечить высокую прочность соединения в зоне контактов; целесообразность армирования существующей конструкции дорожной одежды должна быть обоснована;
3)при применении геокомпозита надо учитывать возможность просадки слоев дорожной одежды;
4)работы должны проводиться в сухую погоду; геосинтетик должен быть сухим; нельзя раскладывать его на мокрую поверхность и оставлять без прикрытия слоем асфальтобетона на ночь;
5)обязательно правильное насыщение и приклеивание геосинтетика к основанию, в противном случае эффективность этой технологии снижается;
6)температурный режим должен быть аналогичен режиму работы с битумными материалами; температура воздуха должна быть не
ниже 15 С, температура орошаемого покрытия не ниже 10 С; 7) движение транзитного транспорта не допускается; технологи-
ческий транспорт в исключительных случаях может передвигаться с малой скоростью, без торможения и резких поворотов.
2.5. Холодный рециклинг непосредственно на дороге
Холодный рециклинг непосредственно на дороге служит для переделки существующего разрушенного слоя (слоев) дорожной одежды в новый конструкционный слой. Это один из способов непрерывного процесса производства ремонтных работ. Он включает следующие основные операции:
1)фрезерованиесуществующегослоя или слоев дорожной одежды;
2)добавка новой минеральной смеси одновременно с доставкой эмульсии, цемента и других добавок;
3)перемешивание всех составляющих;
4)укладка переработанной смеси;
202
5) уплотнение смеси.
В зависимости от существующей конструкции дорожной одежды, интенсивности транспортного потока и ожидаемой проектной прочности созданный слой может обеспечить перекрытие:
1)поверхностным усилением;
2)тонким холодным слоем;
3)тонким горячим слоем;
4)несколькими асфальтобетонными слоями.
При проектировании модернизированного покрытия можно воспользоваться типовыми решениями, разработанными применительно к технологии ремонта дорожных одежд с использованием мине- рально-цементно-эмульсионных смесей.
Холодный рециклинг на дороге осуществляется в непрерывном цикле с помощью самоходной рециклирующей машины или самоходного комплекса, включающего оборудование для фрезерования, смешения и укладки материалов. Слой уплотняется катками с резиновой оболочкой, стальными и вибрационными катками со значительной силой уплотнения.
Погодно-климатические условия при производстве работ должны соответствовать специфике выбранной технологии, связанной с использованием добавок – битумной эмульсии или цемента.
Слой, рециклеванный холодным способом, должен быть прикрыт новым слоем (или слоями) асфальтобетона в том же сезоне, еще до зимы.
Холодный рециклинг дорожных покрытий непосредственно на дороге рекомендуется применять в целях:
1)перестройки асфальтобетонного покрытия при наличии отраженных трещин от жестких несущих слоев дорожной одежды;
2)перестройки асфальтобетонного покрытия при наличии усталостных трещин (исчерпанной несущей способности – усталостной прочности покрытия);
3)усиления асфальтобетонной, щебеночной или гравийной дорожной одежды путем модернизации ееверхнегоили промежуточногослоя;
4)переделки разрушенного в результате старения или других причин асфальтобетонногопокрытияв несущий слой дорожной одежды;
5)доведения ровности дорожного покрытия до соответствующих требований путем переделки с повышением толщины старых конструкционных слоев.
203
Холодный рециклинг применяется для переделки и модернизации покрытий, содержащих в своем составе смоляные компоненты, в случаях, когда эта технология является единственно возможной без вывоза и складирования вредных для окружающей среды деструктов покрытия, и в то же время позволяющей создание покрытия, приемлемого в экологическом отношении. Битум и эмульсия, используемые в этой технологии, обволакивают смоляные компоненты, тем самым изолируя их от окружающей среды.
Ограничения в применении холодного рециклинга связаны с продолжительностью этого процесса и глубиной переработки покрытия. Определенные трудности создает наличие сооружений в покрытии (колодцев, инстоляции и т. п.). При производстве работ в городах необходимо предварительно демонтировать эти сооружения на глубину, позволяющую реализовать эту технологию, или отказаться от нее.
При использовании в качестве добавки битумной эмульсии ограничения касаются атмосферных условий, при которых возможно выполнение работ.
При ограничениях в применении метода холодного рециклинга из-за неоднородности материала в существующем покрытии рекомендуется полностью заменить существующие слои.
В некоторых случаях следует проверить, нет ли в существующей конструкции посторонних предметов (доменных шлаков, обломков железа и др.), которые могут повредить барабан смесительной машины. Для этого можно воспользоваться металлоискателем. При обнаружении таких элементов их необходимо удалить или отказаться от рециклинга на месте.
2.6. Использование геосинтетиков при расширении проезжей части и сопряжении ее с улучшенной обочиной
Геосинтетики используются для расширения конструкции дорожной одежды или перестройки обочины для предупреждения (или задержания) появления на поверхности проезжей части продольных отраженных трещин на продольном стыке между существующей проезжей частью и полосой уширения или перестраиваемой обочиной (рис. 2.43).
204
Рис. 2.43. Армирование асфальтобетонного покрытия сеткой HaTelit:
а– нового покрытия для предотвращения возникновения отраженных трещин;
б– при расширении проезжей части; в – при соединении полос движения; г – на участке поперечной раскопки проезжей части; д – при укладке асфальтобетонного слоя на старое цементобетонное покрытие; 1 – слой износа; 2 – промежуточный
слой; 3 – основание дорожной одежды
При этой технологии выполняются следующие работы:
1)разборка существующей обочины на глубину, предусмотренную проектом; выполнение рециклинга холодным способом до проектного уровня этого слоя дорожной одежды;
2)создание в существующей конструкции ступени для обеспечения правильного соединения полосы уширения;
3)выравнивание верхнего слоя покрытия фрезерованием или выравнивающим слоем с использованием соответствующей битумоминеральной смеси;
205
4)укладка новых конструкционных слоев полосы уширения или реконструируемой обочины до уровня проезжей части после ее выравнивания;
5)орошение поверхности расширения и проезжей части битумным вяжущим (эластомеробитумом горячим способом или эластомеробитумной катионной эмульсией) в количестве, требуемом для применения геосинтетика (ширина полосы орошения должна быть приблизительно на 0,2…0,3 м больше ширины полосы укладываемого геосинтетика);
6)укладка слоя геосинтетика на стыковке проезжей части и полосы расширения после остывания слоя эластомеробитума, испарения растворителя или распада эмульсии (ширина полосы геосинтетика должна быть не менее 1,0 м с каждой соединяемой стороны; при необходимости можно прикрепить его гвоздями);
7)перекрытие проезжей части и полосы уширения или усиленной обочины новым слоем (слоями) асфальтобетона.
Для проведения работ по уширению проезжей части рекомендуется использовать геосинтетики повышенной жесткости и прочности на растяжение, с малым удлинением. Необходимо прочное соединение геосинтетика с асфальтобетонными слоями. На дорогах с большой интенсивностью движения рекомендуется применять геосинтетики, являющиеся композитом сетки и волокнистых материалов; на дорогах с низкой интенсивностью допускается применение геоволокнистых материалов. При необходимости соединения полос геосинтетика должна быть предусмотрена нахлестка 0,10…0,15 м.
Нижний слой геосинтетика покрывается слоем вяжущего из расчета 0,4 кг/м2. Очистка поверхности от мусора и загрязнений обязательна. Геосинтетик должен быть чистым; загрязнения надо устранить. Следует строго соблюдать требования по насыщению геосинтетика вяжущим, т. к. оно играет важную роль не только при выполнении строительных работ, но и в процессе эксплуатации. Ряд требований при рассматриваемой технологии аналогичны, другим технологиям
сиспользованием геосинтетиков.
Геосинтетики для соединения уширяемой полосы и проезжей части рекомендуется применять и на дорогах различных категорий. Ограничения в их применении связаны с плохими погодными условиями, низкими температурами воздуха и свойствами конструктивных слоев дорожныходежд (гравийныедороги, цементобетонныепокрытияи др.).
206
3. РЕМОНТ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
3.1. Основные дефекты и разрушения цементобетонных покрытий
Цементобетонные покрытия имеют относительно небольшой удельный вес среди автомобильных дорог общего пользования Республики Беларусь. Однако этот вид покрытий в перспективе может быть истребован в значительно больших объемах. Доказательством этого является ситуация, при которой сырьевая база для получения органических вяжущих с каждым годом уменьшается, а производство цемента может быть увеличено без привлечения внешних ресурсов. С другой стороны, уже существующие цементобетонные покрытия требуют серьезного внимания при содержании и ремонте автомобильных дорог.
Цементобетонные дорожные покрытия эксплуатируются в сложных погодно-климатических условиях, подвергаясь воздействию значительных транспортных нагрузок. Это приводит к возникновению и развитию дефектов, снижающих транспортноэксплуатационные качества дорог и ведущих к чрезмерным, подчас необоснованным затратам на производство ремонтных работ.
Характерными дефектами цементобетонных покрытий являются: взбугривание, выбоины, трещины, шелушение, выкрашивание; частичное или полное разрушение плит; их просадка; разрушение кромок проезжей части, граней плит, укрепленных обочин; деструкция существующих и отсутствие требуемых швов сжатия и расширения; недостаточные сцепные качества покрытия, его просадки; недостаточная прочность дорожной одежды и др.
Опыт эксплуатации дорог с цементобетонным покрытием позволил выявить причины, приводящие к появлению дефектов, которые подразделяются на конструктивные, технологические и эксплуатационные.
Эти дефекты связаны, в основном, с устройством температурных швов и швов сопряжения, прочностью покрытий и текстурой поверхности. Повысить эксплуатационные качества и обеспечить долговечность цементобетонных покрытий можно путем решения
207
триединой задачи: совершенствования проектирования, строительства и эксплуатации. На стадии проектирования особого внимания требует увязка между собой всех конструктивных слоев дорожной одежды и грунтового основания по прочностным и физикотехническим параметрам, назначение мест положения швов сжатия и расширения с учетом климатических особенностей местности и внешних транспортных нагрузок. При строительстве решающую роль играет качество используемых материалов и соблюдение утвержденной технологии производства работ, т. е. техническая культура строительства. В процессе эксплуатации предупредить появление дефектов покрытия можно путем правильного содержания и своевременного текущего ремонта. Во всех случаях надо учитывать современную теорию бетонов и особенности формирования дорожных конгломератов.
Выбор способа производства ремонтных работ связан с характером дефектов покрытия и причинами их появления. Устранение дефектов – многоплановая проблема, охватывающая технологические, материаловедческие, организационные и экономические аспекты.
При износе цементобетонных покрытий под влиянием внешних нагрузок и погодно-климатических факторов на них возникают поверхностные и глубинные разрушения. Выбор способа ремонта зависит от характера и объема этих повреждений. Поэтому еще до ремонта следует произвести тщательный анализ состояния покрытия, определить объемы повреждений и установить причины их возникновения.
3.1.1. Виды и причины возникновения дефектов цементобетонных покрытий, их классификация
Эрозивное разрушение возникает вследствие многочисленных и значительных вертикальных перемещений под действием транспортных нагрузок, превышающих нагрузки, которые может выдержать основание, в присутствии воды. При небольшой степени эрозии возникает просачивание чистой воды через швы или из-под краев плит, что через некоторое время приводит к переносу материалов, развитию пустот под плитой, вертикальному короблению
208
