Содержание и ремонт автомобильных дорог

Удары (динамическое воздействие) возникают вследствие неровностей дорожного покрытия при переезде через трамвайные пути, крышки колодцев, люки подземных сетей; они зависят от вертикальных колебаний ходовой части автомобиля при значительной скорости движения, от типа и степени изношенности шин. Эти динамические воздействия вызывают вибрацию дорожной одежды, что способствует образованию деформаций, а далее – нарушению структуры асфальтобетона. Удары не только увеличивают действие статической нагрузки – они приводят к дроблению и смятию мелких каменных частиц.

Вертикальное давление есть следствие вертикального воздействия веса подвижного состава (автомобильного транспорта) на асфальтобетонное покрытие. Это давление проявляется как при неподвижном состоянии автомобиля, так и при его движении. Под действием вертикального давления покрытие сжимается или продавливается.

Действие касательных сил (продольных и поперечных) отмечается преимущественно при торможении или спуске автомобиля, а также при поворотах на кривых, обгоне или заносе в сторону в результате действия центробежной силы. Эти силы стремятся сместить (сдвинуть) покрытие в продольном и поперечном направлениях. При этом вследствие значительного увеличения скольжения возникает повышенное стирание покрытия.

Действие вакуумных сил проявляется в связи с воздушным разрежением под двигающимся автомобилем, особенно при больших скоростях, а также ввиду плотного прилегания пневматической шины к покрытию. При отрыве шины автомобиля от покрытия вследствие создающегося вакуума происходит высасывание мелких частиц из асфальтового бетона.

Перемещение частиц материалов, составляющих асфальтобетон, зависящее от движения автотранспорта, особенно часто наблюдается в теплое время года при волнообразовании и сдвигах. Эти деформации еще более увеличиваются при попадании колебаний движущихся автомобилей в резонанс с колебаниями дорожной одежды. При избытке или размягчении битума действие часто повторяющихся в одном и том же направлении нагрузок вызывает скольжение частиц асфальтобетона между собой и взаимное их перемещение. Перемещение частиц происходит не только при явно

31

заметных сдвигах материала, но и при возникновении других деформаций: истирании, действии касательных и вакуумных сил.

Грунтово-гидрологическими факторами, влияющими на асфальтобетонное покрытие, являются увлажнение грунтового основания, изменение температуры грунта и физико-химические процессы его разрушения и изменения.

В результате значительного увлажнения происходят разуплотнение дорожной одежды, потеря несущей способности грунтового основания, изменение объема грунта в связи с его набуханием. Увлажнение при наличии пылеватых и глинистых частиц в конструкции создает условия для пучинообразований.

Изменение температуры грунта является причиной вертикальных колебаний, разрушающих асфальтобетонное покрытие вследствие замерзания и оттаивания земляного полотна, а также является одной из причин пучинообразования. Вертикальные колебания грунтового основания также происходят под влиянием набухания от увлажнения.

Физико-химические процессы разрушения и изменения грунта способствуют потере несущей способности и ослаблению прочности основания. Деформации асфальтобетонных покрытий, происходящие от грунтово-гидрологических факторов, возникают при совместном воздействии перечисленных факторов, главным образом от увлажнения и температуры.

Среди отмеченных трех главных факторов наиболее разрушительными являются воздействия атмосферных, так как они постоянно действующие и повсеместные. Изменения, происходящие в материале, в большинстве случаев носят необратимый, глубокий характер. Характерным является отсутствие практической возможности прекращения или даже некоторого уменьшения их действия.

Влияние автомобильного движения особенно сказывается в том случае, когда асфальтобетонное покрытие либо начало разрушаться вследствие других причин, либо когда его воздействие связано с действием других факторов. При отсутствии сопутствующих атмосферных или грунтово-гидрологических факторов разрушительное влияние автомобильного движения незначительно.

32

2.2. Диагностика автомобильных дорог

Диагностика автомобильной дороги – обследование, сбор и анализ информации о параметрах и состоянии конструктивных элементов автомобильной дороги, необходимой для определения потребности в ремонтных мероприятиях и сроках их выполнения, а также оценки и прогноза состояния автомобильной дороги в процессе её дальнейшей эксплуатации.

Основными задачами диагностики являются:

–сбор и обработка исходной информации о состоянии и технических параметрах автомобильных дорог;

–обследование и оценка эксплуатационного состояния автомобильных дорог;

–формирование структурированной базы данных о транспортноэксплуатационном состоянии автомобильных дорог общего пользования и дорожных сооружений;

–обоснование и назначение ремонтных мероприятий;

–прогнозирование состояния автомобильных дорог и изменения их отдельных параметров.

Диагностика автомобильных дорог при оценке эксплуатационного состояния дорог производится систематически, не реже чем через установленные промежутки времени, в соответствии с таблицей 2.1.

При вводе участка дороги в эксплуатацию после возведения или капитального ремонта, а также при заключении договоров с заказчиком на отдельные участки дорог диагностика проводится на основании заявки установленной формы. На участках платных республиканских дорог и дорогах, входящих в международные транспортные коридоры, диагностика проводится ежегодно. На участках автомобильных дорог местной сети диагностика проводится при проведении контроля за эксплуатационным состоянием для обеспечения безопасности движения, а также при реализации программы развития местной сети автомобильных дорог. Перечень диагностируемых участков дорог по местной сети формируется по результатам проведения технического надзора.

Организацию по обследованию и диагностике дорог осуществляют их владельцы в соответствии с Инструкцией о порядке обследования и диагностики автомобильных дорог общего пользования Республики Беларусь.

33

Таблица 2.1 – Периодичность проведения обследования при диагностике автомобильных дорог

При проведении диагностики руководство организациями государственного дорожного хозяйства, владеющими автомобильными дорогами, находящимися в республиканской собственности, осуществляется республиканским органом государственного управления.

Разделяют диагностику на сетевом и проектном уровне. Диагностика дорог на сетевом уровне проводится систематиче-

ски на сети владельцев дорог. При сетевом уровне диагностики производится оценка эксплуатационных параметров автомобильных дорог без выявления причин снижения транспортноэксплуатационных показателей. Материалы сетевой диагностики и оценки состояния дорог являются предпроектными материалами и информационной базой для планирования ремонтов.

Диагностика дорог на проектном уровне проводится выборочно для отдельного участка дороги, как правило, требующего проведения капитального ремонта по результатам сетевой диагностики. Диагностика дорог на проектном уровне выполняется по договору с владельцем дороги.

При проектном уровне диагностика проводится с обследованием конструктивных особенностей всех необходимых элементов дороги и выявлением причин снижения транспортно-эксплуатационных показателей. Дополнительно определяют: фактическое состояние и толщины

34

конструктивных слоев дорожной одежды, вид грунта земляного полотна, устанавливаютособенностиводно-тепловогорежима.

При изменении протяженности, категории, уровня требований к эксплуатационному состоянию, границ обслуживания и других параметров автомобильных дорог владельцы обязаны в сроки, указанные в ДМД 02191.8.3, предоставлять данные в организацию, контролирующую ведение (актуализацию) базы данных. Данные об эксплуатационных параметрах, формирующиеся на основании измерений непосредственно на дороге:

–продольная ровность покрытия;

–конструкция дорожной одежды;

–прочность дорожной одежды;

–состояние покрытия по показателю дефектности;

–сцепные качества дорожного покрытия;

–влажность грунтов земляного полотна.

Учет интенсивности движения транспортных средств осуществляется владельцами дорог или специализированными организациями с периодичностью на республиканских автомобильных дорогах не менее пяти лет. На автомобильных дорогах местной сети учет интенсивности движения проводится при обосновании затрат на капитальный ремонт или реконструкцию дороги. По результатам учета интенсивности движения устанавливаются характеристики транспортного потока и характерные участки.

2.2.1. Порядок выполнения работ

Порядок выполнения работ по диагностике предусматривает следующие этапы: подготовительные работы; проведение измерений и обследований на автомобильных дорогах; камеральную обработку результатов, их анализ и формирование (актуализация) базы данных; комплексную оценку состояния участка дороги и формирование отчета с указанием видов ремонтных мероприятий; прогнозирование изменения эксплуатационных параметров.

Всостав подготовительных работ входят:

–оформление и утверждение технического задания на проведение диагностики сети автомобильных дорог (дороги, участка дороги). Техническое задание утверждается заказчиком, при этом указывается, на каком уровне проводится диагностика (сетевой, проект-

35

ный), перечень участков дорог и параметры, по которым проводится обследование, формы и содержание отчета. При проведении диагностики на отдельных участках автомобильных дорог по отдельному параметру, в том числе на объектах возведения и капитального ремонта, оформляется заявка установленной формы (приложение А ТКП 140);

–предварительный анализ технических параметров дорог и сроков выполнения с целью определения возможности проведения испытаний с соблюдением технологии (скоростного режима, погодноклиматических факторов), возможности получения информации о технических параметрах дорог, наличия в ТНПА требований к заявленным параметрам;

–оценка производительности на заявленные объемы, проведение обслуживания и ремонтно-профилактических работ испытательного оборудования и средств измерения, актуализация аттестации (калибровки, поверки), формирование рабочих журналов, сбор необходимой информации из технической документации владельцев дорог и, при необходимости, актуализация базы данных.

При проведении измерений необходимо применять измерительные установки и приборы, имеющие действующие свидетельства об аттестации (калибровке, поверке). Применяемые при диагностике методы испытаний должны соответствовать требованиям ТНПА, устанавливающим методику проведения испытаний. В случае проведения измерений различными измерительными установками (приборами) результаты должны приводиться к стандартизированным методам измерений.

Проведение измерений должно осуществляться с линейной привязкой к местоположению на дороге и полосе движения, где выполнялись измерения. На дорогах I категории и дорогах с разделительной полосой (зоной) измерения проводятся для каждого направления отдельно.

Измерение эксплуатационных параметров с использованием передвижных лабораторий следует осуществлять на каждом участке с интервалами, приведенными в таблице 2.2.

36

Таблица 2.2. – Интервалы измерений эксплуатационных параметров передвижными лабораториями

Результаты испытаний необходимо оформлять протоколом испытаний по форме, установленной ТНПА.

Камеральная обработка результатов обследования, их анализ и формирование базы данных предусматривают:

–расчет параметров дорог по данным обследований;

–анализ результатов расчета параметров;

–назначение ремонтно-восстановительных мероприятий, в том числе потребность в первоочередных мероприятиях;

–разработкумероприятийпоограничениюдорожногодвижения;

–внесение рассчитанной и обработанной информации в базу данных.

При обработке полученных данных измерений необходимо применять методы статистического анализа для выявления выбросовых значений и при необходимости подтверждения (верификации) метода согласно требованиям СТБ ИСО 5725. Данные, полученные при погодно-климатических условиях, не соответствующих требованиям стандартизированных методик измерений, а также статистические выбросы не являются достоверными и не принимаются для обработки.

Методом сравнения фактических параметров автомобильных дорог с нормативными параметрами определяют участки дорог, не соответствующие нормативным требованиям. По результатам оценки ТЭС автомобильных дорог назначают ремонтные мероприятия.

37

Результат работы по диагностике оформляется в виде отчетов, в соответствии с требованиями к оформлению по ГОСТ 2.105, с рекомендациями по проведению ремонтно-восстановительных работ в разрезе владельцев автомобильных дорог и филиалов. Оценку отдельных участков дорог необходимо оформлять в виде заключения по форме, приведенной в приложении А ТКП 140.

Назначенные по результатам диагностики ремонтные мероприятия являются основой для определения первоочередных ремонтов и разработки их стратегии с учетом сроков их проведения.

Условия ограничения движения устанавливаются в случае несоответствия эксплуатационных параметров требованиям по условию безопасности движения по СТБ 1291 для каждого параметра до устранения.

2.2.2. Оценка прочности нежестких дорожных одежд

Оценку прочности нежестких дорожных одежд выполняют на основании данных измерения упругого прогиба конструкции: для дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием – в соответствии с СТБ 1566; для дорожных одежд с гравийным покрытием, оснований и грунтов земляного полотна – в соответствии с СТБ 1501. При оценке прочности дорожных одежд расчетные нагрузки принимаются в соответствии с ТКП 45-3.03-19.

Для измерений упругого прогиба дорожных одежд рекомендуется применять динамические установки, позволяющие проводить измерения прогибов на всей деформируемой площади дорожного покрытия. Прочность конструктивных слоев дорожной одежды при динамическом методе оценивают по модулям упругости. При применении статического метода измерения упругих прогибов определяется только общий модуль упругости всей конструкции дорожной одежды. При сетевой диагностике измерение упругих прогибов дорожной одежды выполняют с шагом не более 200 м. При детальной диагностике измерение упругих выполняется с частотой не более чем через 50 м, при этом количество измерений на характерном участке должно быть не менее чем в десяти точках. Измерение упругих прогибов выполняют по крайней правой полосе движения.

Оценку прочности нежестких дорожных одежд выполняют по коэффициенту прочности Kпр, который рассчитывается по формуле

38

где Ер – общий модуль упругости дорожной одежды, МПа; Етр – минимальный требуемый модуль упругости дорожной

одежды, МПа.

Расчет общего модуля упругости конструкции дорожной одежды и модулей упругости конструктивных слоев при динамическом методе выполняют в соответствии с приложением Б ТКП 140.

Определение модуля упругости дорожной одежды при статическом методе измерения упругого прогиба выполняют в соответствии с приложением В ТКП 140.

Минимальный требуемый модуль для эксплуатируемых дорог принимается по ТКП 45-3.03-112.

При детальной диагностике оценка прочности дорожной одежды проводится в два этапа. На первом этапе выполняется расчет общего модуля упругости всей конструкции и модулей упругости конструктивных слоев дорожной одежды в соответствии с приложением Б ТКП 140. На втором этапе выполняется перерасчет прочностных характеристик дорожной одежды с учетом уточненного модуля упругости грунта земляного полотна и толщин слоев дорожной одежды, установленных по данным детального обследования. При этом модули упругости конструктивных слоев основания и асфальтобетона принимаются по данным, рассчитанным по чаше прогиба.

При детальной диагностике дополнительно выполняется расчет на сопротивление сдвигу в грунте и в пакете несвязных слоев основания, и сопротивление монолитных материалов усталостному сопротивлению при изгибе в соответствии с ТКП 45-3.03-112.

Прочность дорожной одежды по критерию упругого прогиба соответствует нормативным требованиям, если выполняется условие

где Kф – фактический коэффициент прочности, рассчитываемый по формуле (2.1);

Kтр – требуемый коэффициент прочности дорожной одежды, принимаемый по таблицам 6.1–6.4 ТКП 45-3.03-112. Коэффициенты надежности принимаются по таблице 2.3.

39

Таблица 2.3 – Значение коэффициента надежности

При невыполнении условий формулы (2.2) требуется усиление дорожной одежды. Толщину усиления дорожной одежды определяют расчетом в соответствии с ТКП 45-3.03-112. По результатам оценки прочности дорожной одежды формируется перечень участков дорог с прочностью, не соответствующей нормативным требованиям.

2.2.3.Оценка ровности дорожного покрытия

Продольная ровность дорожных покрытий – качественная ха-

рактеристика состояния покрытия, обратная величине неровности. Оценка продольной ровности покрытия проезжей части осуществляется по каждой полосе движения на участках длиной 100 м по меж-

дународному индексу ровности IRI (International Roughness Index).

При детальной диагностике, с целью выявления наиболее неровных участков дорог и обоснованного принятия проектных решений, оценку продольной ровности рекомендуется выполнять не реже чем через 50 м. Международный индекс ровности IRI – это показатель продольной ровности дорожного покрытия, основанный на моделировании реакции эталонного транспортного средства, движущегося со скоростью 80 км/ч по имеющимся на проезжей части неровностям. Данный показатель выражается отношением суммарного движения подвески эталонного транспортного средства к расстоянию, преодоленному за время измерений. Для оценки ровности дорожных покрытий рекомендуется применять профилометрический метод измеренийвсоответствиисСТБ1566.

Ровность покрытия при измерении профилометрическим методом соответствует нормативным требованиям для асфальтобетонных и цементобетонных покрытий, если выполняется условие

IRIф IRIнорм,

где IRIф – измеренное значение ровности покрытия, мм/м;

IRIнорм – требуемое значение ровности покрытия для эксплуатируемых дорог (по таблице 2.4), мм/м.

40