Технология дорожного строительства

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Строительство и эксплуатация дорог»

Ю.Г.Бабаскин И.Н.Вербило

ТЕХНОЛОГИЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Учебное пособие по дисциплине «Технология дорожного строительства»

для студентов специальности 1-36 11 01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»

Рекомендовано Редакционно-издательским советом Белорусского национального технического университета в качестве учебного пособия для студентов БНТУ

Минск 2003

УДК 625.7/8 (075.8) ББК 39.311

Б 12

Рецензенты:

Кафедра «Проектирование дорог» Белорусского национального технического университета, д-р техн. наук, проф. А.В.Вавилов

Бабаскин Ю.Г.

Б 12 Технология дорожного строительства: Учеб. пособие по дисц. «Технология дорожного строительства» для студ. спец. 1-36 11 01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»/ Ю.Г.Бабаскин, И.Н.Вербило. – Мн.:БНТУ, 2003. – 202 с.

ISBN 985-479-023-1.

Цель данного издания – оказание методической помощи студентам специальности 1-36 11 01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» при изучении дисциплины «Технология дорожного строительства». Пособие содержит теоретический материал по строительству земляного полотна автомобильной дороги и всех существующих видов дорожных одежд. Материал изложен таким образом, чтобы предполагалось последовательное изучение основных элементов автомобильных дорог; видов работ, выполняемых при сооружении земляного полотна; технологии строительства дорожных одежд с покрытиями низших, переходных и усовершенствованных облегченных типов; технологии строительства асфальтобетонных и цементобетонных покрытий. Теоретический материал, изложенный в учебном пособии, и количество представленных тем соответствуют разработанной учебной программе по дисциплине «Технология дорожного строительства» для студентов специальности «Подъемно-транс- портные, строительные, дорожные машины и оборудование».

УДК 625.7/8 (075.8) ББК 39.311

Введение

Представленный материал предназначен для изучения в высших учебных заведениях дисциплины «Технология дорожного строительства» студентами специальности 1-36 11 01 «Подъемно-транс- портные, строительные, дорожные машины и оборудование».

Целью изучения данной дисциплины является ознакомление с основными элементами автомобильной дороги и основами строительства оснований и покрытий – от возведения земляного полотна до устройства дорожных одежд различных типов.

Автомобильная дорога – это комплекс линейных и сосредоточенных транспортных сооружений с технико-экономическими параметрами, обеспечивающими безопасные и экономичные условия движения транспортных средств с расчетными скоростями и нагрузками круглый год в течение заданного периода эксплуатации.

Протяженность автомобильных дорог в Республике Беларусь в настоящее время составляет более 70 000 км, в том числе дорог с твердым покрытием – 15 400 км, местных – 55 000 км. Среднесуточная интенсивность движения на республиканских магистралях составляет 1 500…12 000 авт./сут, на основных дорогах – 1 000…4 000 авт./сут. Количество легкового транспорта в составе потока колеблется от 40 до 85 %. На транзитных маршрутах доля автопоездов находится в пределах 5…35 %, а всего по дорогам республики в год проходит до 700 000 автопоездов.

Цели и задачи развития сети автомобильных дорог сформулированы в Государственной программе «Дороги Беларуси на 1997–2005 гг.».

Впрограмме определены основные приоритеты развития сети:

1)содержание сети автомобильных дорог и поддержание ее надежности на уровне современных требований;

2)обеспечение устойчивыми транспортными связями 10 500 населенных пунктов, в которых проживает 500 тыс. человек, путем ликвидации грунтовых участков местных дорог;

3)улучшение транспортно-эксплуатационного состояния существующих автомобильных дорог и, в первую очередь, повышение надежности дорожных покрытий;

4)реконструкция наиболее грузонапряженных участков дорог, строительство объездов городов.

3

Прежде чем изучать вопросы строительства, необходимо ознакомиться с основными элементами автомобильной дороги, ее конструкцией в поперечном разрезе, с продольным профилем, а также с планом в горизонталях.

Дорожная конструкция – это система, включающая дорожную одежду и земляное полотно. Дорожная одежда представляет собой многослойную конструкцию, предназначенную для перераспределения давления на грунт от действия транспортной нагрузки. Прочность материала дорожной одежды постепенно снижается по мере удаления от поверхности дорожного полотна.

В конструкции дорожной одежды различают следующие слои:

1)покрытие;

2)основание;

3)дополнительный (подстилающий) слой.

Эти части дорожной одежды, в свою очередь, могут состоять из одного или нескольких слоев различных материалов.

Земляное полотно – это дорожное сооружение, служащее основанием для размещения конструктивных слоев дорожной одежды и других элементов дороги. Земляное полотно строят в виде насыпей или выемок из грунтов, удовлетворяющих требованиям прочности, плотности, фильтрации.

Дорожное основание представляет собой несущую часть дорожной одежды, которая вместе с покрытием обеспечивает распределение и передачу нагрузки на грунт земляного полотна.

Дорожное покрытие – это верхний, наиболее прочный слой дорожной одежды, воспринимающий непосредственное воздействие нагрузки, атмосферных факторов и определяющий основные транс- портно-эксплуатационные качества дороги. Его устраивают одно-, двухили трехслойным. Покрытия могут относиться к низшему, облегченному, переходному и капитальному типам. Покрытие низшего типа устраивают из грунтов, улучшенных добавками гравия, шлака. Покрытие переходного типа устраивают из щебеночного или гравийного материала, а также из грунтов, укрепленных вяжущими веществами. Облегченное покрытие устраивают из асфальтобетонных смесей, смесей на основе эмульсий, слоев по методу пропитки и смешения на месте. Покрытия капитального типа устраивают из цементобетона и горячего асфальтобетона.

4

При дорожном строительстве тесно взаимосвязаны технология производства и организация работ. Технология производства отражает способы, приемы и последовательность выполнения технологического процесса. Организация работ представляет собой увязку всех имеющихся ресурсов во времени. Дорожное строительство объединяет комплекс всех видов работ, выполняемых при строительстве автомобильных дорог, мостовых и других инженерных сооружений, дорожных линейных зданий.

В соответствии с рассмотренными общими терминами и положениями можно дать определение технологии дорожного строительства как раздела науки о механических, химических и других способах и процессах обработки материалов и изделий (технологических процессах), в результате которых создаются отдельные элементы дороги и сама дорога в целом. Решение проблем технологии строительства дорог возможно на основе широкого использования современных дорожно-строительных машин, которые могут обеспечивать высокие темпы и качество работ при наименьшей стоимости.

Представленный материал ориентирован на программу курса по специальности 1-36 11 01 и соответствует требованиям к изучению дисциплины «Технология дорожного строительства».

Авторы выражают благодарность заведующему кафедрой «Строительство и эксплуатация дорог» д-ру техн. наук проф. И.И.Леоновичу, заведующему кафедрой «Строительные и дорожные машины» д-ру техн. наук, проф. А.В.Вавилову, заведующему кафедрой «Проектирование дорог» канд. техн. наук, доценту И.К.Яцевичу за советы и методическую помощь в подготовке издания.

1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

1.1. Классификация автомобильных дорог

Автомобильная дорога – это комплекс инженерных сооружений, предназначенных для движения автомобилей. В зависимости от интенсивности их движения автомобильные дороги подразделяют на 5 категорий (СНиП 2.05.02-85) (табл. 1.1).

5

Автомобильные дороги I категории подразделяют на два вида: I а – скоростные дороги (автомобильные магистрали), проходя-

щие в обход городов и населенных пунктов. Имеют пересечение с

6

автомобильными и железными дорогами только в разных уровнях. Транспортные развязки на них должны обеспечивать въезд и выезд без пересечения потоков движения в одном уровне.

I б – подъезды к крупным транспортным узлам, туристским центрам, предназначенные для движения автомобилей с высокими скоростями. Имеют пересечения в различных уровнях с дорогами II и III категории и с железными дорогами; вместе с тем, допускается примыкание дорог III категории в одном уровне.

Интенсивность движения – это количество автомобилей и других транспортных средств, проходящих через определенное сечение дороги в обоих направлениях в единицу времени (час, сутки). Расчетная интенсивность – это среднегодовая суточная интенсивность движения на последний год перспективного периода, установленного для дорог общей сети равным 20 годам. Расчетная интенсивность в физических транспортных единицах принимается в случае, когда легковые автомобили составляют менее 30% общего транспортного потока. Для приведения интенсивности движения транспортных средств к легковому автомобилю существуют

коэффициенты приведения [1], которые изменяются от 0,5 – для мотоциклов до 6,0 – для автопоездов грузоподъемностью свыше 30 т.

Автомобильные дороги I…II категорий прокладывают в обход населенных пунктов с устройством подъездов к ним. Когда по тех- нико-экономическим расчетам установлена целесообразность проложения дорог I…III категорий через населенные пункты, их проектируют в соответствии с требованиями СНиП.

Основным нормативным документом на проектирование автомобильных дорог являются Строительные нормы и правила "Автомобильные дороги" (СНиП 2.05.02-85), которые распространяются на вновь строящиеся и реконструируемые автомобильные дороги и не распространяются на проектирование временных (сооружаемых на срок службы менее 5 лет) внутрихозяйственных дорог.

Искусственные сооружения на автомобильных дорогах проектируют в соответствии с требованиями Строительных норм и правил "'Мосты и трубы" (СНиП 2.05.03-84).

Автомобильные дороги общего пользования предназначены для пропуска автотранспортных средств с осевыми нагрузками: до 100 кН – по дорогам I…IV категорий, до 60 кН – по дорогам V категории.

7

Поскольку интенсивность движения зависит от скорости транспортных средств, для проектирования элементов дороги (плана, продольного и поперечного профилей) принимают расчетные скорости, т.е. максимальную скорость одиночных автомобилей, обеспечивающую безопасность движения при нормальных погодных условиях. Основные расчетные скорости составляют от 150 км/ч – для категории I а до 60 км/ч – для категории V.

1.2. Обоснование строительства автомобильных дорог

Дороги строят в соответствии с утвержденной проектно-сметной документацией – проектом дороги. Чтобы собрать материал, необходимый для составления проекта, следует выполнить работы, на-

зываемые изысканиями.

Различают 2 вида изысканий:

1)экономические (обследования);

2)технические.

С помощью экономических обследований определяют народнохозяйственное значение проектируемой дороги. Цель технических изысканий – изучение природных условий для выбора наивыгоднейшего направления дороги, закрепления трассы на местности, вычисления объема и стоимости работ.

По результатам проведенных изысканий составляют обоснования проекта:

1)технико-экономическое;

2)топографо-геодезическое;

3)инженерно-геологическое;

4)инженерно-гидрометеорологическое.

1.2.1. Технико-экономическое обоснование

Технико-экономическое обоснование определяет проектную мощность и очередность строительства автомобильной дороги, позволяет выбрать наиболее эффективное проектное решение и схему организации строительства, определить потребность в материалах, машинах и механизмах.

Технико-экономическое обоснование состоит из следующих разделов:

8

1.Транспортно-экономическая характеристика района тяго-

тения автомобильной дороги, включающая анализ размещения и развития транспортной сети, развития экономики района, взаимодействия различных видов транспорта.

2.Анализ современного состояния существующей дороги с

указанием ее протяженности, категории, числа полос движения, типа покрытия, наличия коммуникаций и искусственных сооружений, эксплуатационных показателей.

3.Характеристика природных условий строительства, вклю-

чающая климат, рельеф, гидрографию, характеристику почв, грунтов, растительности.

4.Обоснование мощности дороги, отражающее грузо- и пасса-

жиропотоки, объемы перевозок, движение на примыканиях и пересечениях.

5.Сравнение и выбор конкурентоспособного варианта по ми-

нимуму приведенных затрат.

6.Основные проектные решения по рекомендуемому варианту,

отражающие особенности наиболее сложных участков трассы, необходимость переустройства коммуникаций и включающие решения по земляному полотну, дорожной одежде, искусственным сооружениям, пересечениям, обстановке дороги, обеспечению безопасности движения.

7.Очередность строительства, определяющая последовательность работ и рекомендации по выделению пусковых комплексов.

8.Организация строительства, отражающая сроки и объемы строительно-монтажных работ, потребность в материально-техни- ческих ресурсах, технологию строительных работ, соответствующую новейшим достижениям отечественной и зарубежной науки и техники.

9.Стоимость строительства, объединяющая сводные сметные расчеты с учетом резерва и затрат на охрану окружающей среды.

10.Охрана окружающей среды, включающая мероприятия по рекультивации отчуждаемых земель, шумозащите, предупреждению загрязнения почв и водоемов.

11.Эффективность капитальных вложений, заключающаяся

всравнении текущих затрат на реализацию проектных решений по рекомендуемому варианту при сохранении существующего положения на перспективу.

9

1.2.2. Топографо-геодезическое обоснование проекта

Земная поверхность представляет собой чередование выпуклых, вогнутых и равнинных участков. Каждая точка поверхности имеет свое высотное положение относительно уровня моря. Для Республики Беларусь все геодезические отметки представляют собой высотное положение относительно уровня Балтийского моря и находятся в пределах от 346 м (самая высокая точка – гора Дзержинская) до 80 м (низовье реки Неман). Высота дневной поверхности составляет в среднем 159 м над уровнем моря. Низменные пространства (3/5 территории) находятся на абсолютных отметках

100…150 м, равнинные – 150…220 м [2].

Все точки земной поверхности с известными координатами их планового и высотного положения объединяются и создают геодезические опорные сети, которые подразделяются на:

1)государственную геодезическую плановую сеть;

2)геодезическую сеть сгущения;

3)съемочные сети.

Государственная геодезическая плановая сеть создается мето-

дом триангуляции определенной плотности и точности. Геодезические сети сгущения прокладываются для обоснования

топографических съемок масштабов 1:5000…1:500 и инженерногеодезических работ.

Съемочные сети являются непосредственной основой съемок разных масштабов; прокладываются вдоль трассы дороги в виде теодолитного хода. Привязку точек теодолитных опорных ходов в плане к пунктам геодезической сети производят для получения координат этих точек и для контроля линейных и угловых измерений, выполненных вдоль съемочных опорных ходов, прокладываемых по трассам дорог.

В подготовительный период в камеральных условиях на топографических картах (масштаб 1:10000…1:25000) и планах аэрофотосъемки трассируют основное направление и конкурирующие варианты с учетом характера местности, расположения границ землепользования, сети существующих дорог, а также учета контрольных точек – целесообразных мест для пересечения рек, железных дорог, обхода озер, болот, оврагов, холмов и т.д.

10