22.2. Способы разборки слоев дорожных одежд для повторного использования их материалов

Полная разборка существующей дорожной одежды должна обеспечить возможно меньшее перемешивание материалов слоев, чтобы создать возможность более эффективного дальнейшего использования этих материалов.

В зависимости от конструкции дорожной одежды и с учетом разнообразия и различной ценности материалов отдельных конструктивных слоев разборку выполняют сразу на всю толщину одежды или послойно. При разборке отдельно измельчают, снимают и вывозят слои асфальтобетона. Также отдельно снимают щебеночные, гравийные, шлаковые материалы и булыжный камень разбираемых мостовых. Песок старых песчаных оснований используют в редких случаях.

При разборке облегченных усовершенствованных покрытий, толщина которых превышает 8-10 см, предварительно разрыхляют и снимают обработанный вяжущим слой и используют его для устройства основания на новой дороге. Так же поступают с основаниями из материалов, не обработанных вяжущими, если считают возможным использование их в дорожной одежде. Основание разламывают на всю ширину, и материал вывозят на новое место. Если материал покрытия обработан вяжущим на небольшую толщину и нецелесообразно его использовать отдельно, разбирают и взламывают дорожную одежду на всю толщину, захватывая иногда и верхний слой песка дренирующего слоя.

Для разрыхления сборных дорожных покрытий и уплотненных грунтов можно использовать ряд машин, выпускаемых промышленностью. Для снятия асфальтобетонных слоев наиболее целесообразно использовать бульдозеры с приспособлением в виде клыков-зубьев (рис. 22.1). При проходе бульдозер приподнимает и разламывает асфальтобетонное покрытие на крупные куски. Для измельчения этих кусков применяют специальные машины.

Рис. 22.1. Приспособление к бульдозеру для взламывания асфальтобетонных покрытий:

1 - стальные зубья; 2 - плита; 3 - ребра жесткости; 4 - упор для ножа; 5 - отверстия для болтов; 6 - хомут для подвешивания приспособления к раме бульдозера

Технология полной разборки слоев существующей одежды включает ряд последовательных операций. Послойное рыхление слоев существующего покрытия и основания, кроме песчаного, осуществляется бульдозером с навесным рыхлителем за несколько параллельных проходов вдоль проезжей части. Для слоев из гравийных и гравийно-песчаных смесей возможно применение автогрейдера с кирковщиком. Проходы рыхлительных машин должны осуществляться с перекрытием на 0,2-0,25 ширины. Для измельчения цементобетонных покрытий и оснований и других достаточно прочных слоев из материалов, обработанных цементом в установке, эффективно применение автобетоноломов различных конструкций, разрушающих прочные слои пневмоударным или электроударным способами. Разрушенный материал данного слоя сдвигают в кучи, расположенные на расстоянии 15-20 м одна от другой. Сдвижку материала осуществляют бульдозером.

Из куч материал разрушенного слоя грузят в автомобили-самосвалы, отвозящие этот материал на промежуточные склады. Для погрузки могут быть использованы одноковшовые фронтальные погрузчики либо экскаваторы с ковшом прямая или обратная лопата. Мелкий материал можно грузить многоковшовыми погрузчиками.

В ряде случаев возможна разборка верхнего слоя из асфальтобетона или цементобетона лишь на часть его толщины. Такая необходимость может возникать при выравнивании существующего покрытия, на котором в процессе эксплуатации образовались колеи, наплывы и другие неровности; при удалении верхнего ослабленного слоя покрытия; при необходимости уменьшить толщину существующего покрытия перед укладкой нового слоя для выравнивания или усиления существующей дорожной одежды без изменения вертикальных отметок ее поверхности. Последнее решение наиболее часто применяется в городских условиях, чтобы сохранить высоту расположения бортового камня над поверхностью покрытия.

В целях частичной разборки верхнего слоя широко применяют машины для холодного фрезерования покрытия. Основным рабочим органом такой машины является фреза, барабан которой снабжен высокопрочными режущими зубьями. В процессе вращения барабана фрезы срезается слой покрытия на заданную толщину, срезанный фрезой материал грузят транспортером в транспортное средство или отсыпают в отвал.

Для охлаждения рабочего органа машины его в процессе работы опрыскивают водой. Поверхность, остающаяся после фрезерования, является основанием для нового слоя покрытия. Эта поверхность должна быть параллельна поверхности укладываемого на нее слоя. Машина для холодного фрезерования обеспечивает: необходимую глубину фрезерования; требуемый поперечный уклон; заданный продольный уклон; чистоту кромки фрезерования.

Существует значительное количество типоразмеров машин для холодного фрезерования покрытий шириной 1,3-4,2 м при максимальной глубине фрезерования 150-300 мм (см. гл. 39).

Выбор типоразмера холодной фрезы зависит от объема работ и необходимой глубины фрезерования с учетом технико-экономических соображений.

При оценке возможности и целесообразности использования материалов, полученных при разборке существующих дорожных одежд, выполняют:

визуальную оценку состояния материалов и предварительное определение вида сооружения, в котором они могут быть использованы (слои вновь строящейся дорожной одежды, укрепление обочин, строительство временного объезда и др.);

определение вида работ, необходимых для приведения материалов в состояние, пригодное для их использования в том или ином сооружении (дробление крупных кусков или фракций материалов, поливка, введение добавок);

разработку технологии строительства из данных материалов намеченных сооружений, включая способы обработки вяжущим, регенерацию старого асфальтобетона или продуктов фрезерования асфальтобетонного покрытия на заводе;

технико-экономическую оценку применения продуктов разборки старой дорожной одежды в тех или иных сооружениях в сравнении с использованием новых материалов.

После установления вида сооружения, где может быть использован данный материал, производят в необходимых случаях испытание этого материала в лабораторных условиях для определения соответствия требованиям стандартов, СНиП и других нормативных документов (определение зернового состава щебёночных и гравийных смесей, износа в полочном барабане, морозостойкости каменного материала, его марки по прочности, коэффициента фильтрации песчано-гравийных смесей или песка до промывки и после промывки). В случае обработки продуктов разборки старой одежды вяжущим подбор состава смесей производят по действующим нормативным документам.

Использование старых материалов из дорожных одежд необходимо обосновывать с учетом оценки их качества и стоимости получения, которые являются решающими для дальнейших технико-экономических обоснований. Каждый элемент автомобильной дороги имеет определенную строительную стоимость, учитываемую на балансе дорожной организации. К моменту реконструкции дороги балансовая стоимость за счет износа дорожных сооружений за период их службы значительно уменьшается по сравнению с первоначальной. Практически балансовую стоимость старой дорожной одежды, подлежащей разборке, можно принимать равной стоимости слагающих материалов. Материалы старой одежды оценивают с учетом их износа и уменьшения стоимости на величину расходов по разборке и последующей обработке (очистка, прогрохотка и т. п.), а также по доставке к месту использования, то есть на место укладки в новую одежду. При составлении смет полученную стоимость старых материалов включают в возвратные суммы и учитывают в смете на реконструкцию дороги.

Технико-экономическое сравнение вариантов дорожных одежд с использованием старых материалов ведут по следующей схеме [78]. Если бы не было старой дорожной одежды, стоимость единицы полностью построенной новой одежды была бы А_н (измерителем может быть в зависимости от размеров объекта или 1 м² проезжей части, или 1 пог. м, или 1 пог. км дороги). Усиление старой одежды, которое обходится А_у, будет экономически выгодным только при условии

А_н ³ А_у + А_б, где (22.8)

А_б - балансовая стоимость существующей дорожной одежды.

Использование старых материалов с возвратной стоимостью А_с (франко-место укладки) целесообразно при условии

А_н ³ А_р, где

А_р - стоимость дорожной одежды с использованием старых материалов стоимостью А_с.

Технико-экономические расчеты, связанные с применением материалов старой дорожной одежды, имеют смысл только при условии, что материалы еще пригодны для использования в дорожной одежде. Поэтому при изысканиях на всех характерных участках, но не реже чем в двух местах на 1 км, должны быть высверлены в дорожной одежде лунки и взяты пробы из всех конструктивных слоев одежды и песчаного дренирующего слоя. Для возможности проведения необходимых испытаний масса образцов должна быть не менее значений, приведенных в табл. 22.2.

Таблица 22.2

Материалы	Масса пробы, кг
Асфальтобетон: мелкозернистый	6-7
крупнозернистый и песчаный	16-18
Щебень (гравий), обработанный битумом	20
Необработанный щебень (гравий)	20
Песок	3-5

При предварительных расчетах, если из проектов известно, какие были применены при строительстве материалы, можно теоретически оценить степень их износа и ухудшения качества за время службы.

Поры в песке дренирующего слоя, по данным проф. А.Я. Тулаева, за год службы заполняются глинистыми частицами и теряют фильтрующую способность на толщину около b = 1 мм. Таким образом, за Т лет слой песка, потерявшего свою водопропускную способность и непригодного в качестве дренирующего, составит h = bТ.

Щебеночные и гравийные материалы в основаниях дорожных одежд начинают измельчаться еще в процессе выполнения строительных работ, особенно укатки, когда в одномерном щебне может образоваться до 15-25 % частиц (Q_ук) размером мельче 5 мм. В процессе последующей службы дороги каменные материалы продолжают изнашиваться. Интенсивность измельчения можно характеризовать содержанием образующихся частиц мелкозема (мельче 0,071 мм) или песчано-пылевато-глинистых частиц (мельче 5 мм). Количество этих частиц может возрастать ежегодно на 0,3-3 %. Таким образом, можно считать, что через Т лет службы в щебеночном основании доля неизмельченных щебенок значительно уменьшится и может быть вычислена по формуле Щ = 100 - (Q_ук + q×T), %, где q - ежегодный прирост доли мелких частиц, %. На это количество сохранившегося, пригодного к повторному использованию материала и следует ориентироваться при технико-экономических расчетах, связанных с применением каменных материалов из старой одежды.

Рыхлые обломочные материалы, получаемые после разрыхления дорожных одежд (щебеночные - как каменные, так и шлаковые и гравийные) в зависимости от их первоначальной прочности и срока службы представляют, как правило, смесь отдельных более крупных зерен и продуктов их измельчения. Чем прочнее был материал, примененный в дорожной одежде, чем благоприятнее были водно-тепловой режим земляного полотна и природные условия в месте проложения дороги, тем больше в старом материале зерен, сохранившихся и пригодных для повторного использования.

В табл. 22.3 приведены данные о содержании в щебне зерен различной крупности при строительстве щебеночного основания, после укатки и через несколько лет эксплуатации.

Эти данные показывают, насколько значительны изменения в составе материалов, происходящие под влиянием измельчения при укатке и эксплуатации дороги. Щебень из известняков, не отличающихся высокой прочностью, через 50 лет почти наполовину превращается в измельченную в порошок массу.

Например, при реконструкции автомобильной дороги Москва-Харьков в 1947 г. на ряде участков после снятия дорожного покрытия выяснилось, что щебеночное основание представляло собой пластическую вязкую не просыхающую массу продуктов измельчения известнякового щебня с небольшим количеством сохранившихся отдельных, более твердых зерен. Этот материал нельзя было использовать.

Таблица 22.3

Материал	Время определения состава	Массовая доля зерен, %, крупностью
		более 50 мм	50-5 мм	5 мм-0,071 мм	менее 0,071 мм
Щебень известняковый	При распределении по дороге После укатки Через 4 года	100 21,3 7,0	- 63,1 59,0	- 13,3 29,0	- 2,3 5,0
	При распределении по дороге После укатки Через 3 года	100 15-20 10-15	- 58-63 54-60	- 15-22 22-30	- 2,5 2,5-5,0
Щебень из песчаника	При распределении по дороге После укатки Через 2 года	100 50 37,3	- 45,4 49.5	- 4,5 12,7	- 0,1 0,5
Гравий твердых пород	После укатки Через 3 года	16,4 15,2	64,6 4,9	17,7 18,5	1,3 1,4

При малых объемах дорожных работ считалось закономерным и экономичным в сухое время года пропускать старый материал щебеночного покрытия через ручной грохот и остаток на сите с отверстиями 5-10 мм повторно использовать для устройства нового основания, выбрасывая загрязненную мелочь и грунт.

Для получения более качественного материала надо после прогрохотки промывать щебень. Но ввиду отсутствия передвижных моечных установок и воды при реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог обычно этих работ не производят.

В тех случаях, когда старые щебеночные и гравийные материалы прочных пород хорошо сохранились и содержат небольшое количество мелких зерен, их используют для строительства подъездных дорог, укрепления обочин и съездов на основную дорогу и в нижних слоях оснований. Для уменьшения дробления щебня при строительстве наиболее целесообразно уплотнять щебеночные основания не катками с металлическими вальцами, а катками на пневматических шинах или виброплатформами.

Для обеспечения должного качества не следует применять в дорожных одеждах реконструируемых дорог старые щебеночные и гравийные материалы без предварительного улучшения. При наличии смесительных машин старый материал можно перемешивать с вяжущими на новом основании. Однако лучше производить обработку на месте разборки старой дорожной одежды и готовую смесь перевозить на новое основание. Это дает возможность получить достаточно качественный и необходимой толщины слой из битумо- или дегтеминеральной смеси с затратой только вяжущего материала. При работе необходимо следить за однородностью зерновой смеси, регулируя подачу минеральных зерен и песка из старого песчаного слоя.

Также целесообразно использование материалов из покрытий и оснований, ранее обработанных органическими вяжущими. Даже в тех случаях, когда в нижних слоях основания оказался совершенно непригодный материал, обработанный вяжущими, старый материал верхних слоев может быть использован для устройства нового основания иногда даже без добавки вяжущего, а чаще с добавлением 2-3 % нового органического вяжущего.