–величину динамического усилия;

–длительность действия этого усилия;

–размеры, жёсткость и очертание площадки , передающей нагрузку.

Основные условия прочности дорожной одежды включают:

–равновесие по сдвигу в грунте земляного полотна и малосвязных слоях дорожной одежды, не обработанные вяжущим;

–прочность на растяжение при изгибе слоёв из монолитных материалов;

–жёсткость дорожной одежды, определяющую её прогиб под нагрузкой.

При расчёте новых дорожных одежд учитывают все три условия. Наиболее доступен для измерения прогиб дорожной одежды под нагрузкой. Связь этого показателя с двумя другими условиями прочности не однозначна и зависит от грунтово-гидрологических условий и толщины слоёв дорожной одежды.

Для получения обоснованных данных о фактической прочности дорожной одежды требуется применение дифференцированных значений упругого нормативного прогиба или величины модуля упругости. Последние зависят от конкретных грунтовых условий и особенностей водно-теплового

режима, связанных с дорожно-климатической зоной, типом местности, степени ее увлажнения, а также от типа покрытия и интенсивности движения.

7.3 Результаты обследования автомобильных дорог

7.3.1.О доктрине автодорожного строительства Эффективность работы автомобильного транспорта зависит от

технического уровня и эксплуатационного состояния дорожной одежды. Поддержание ее в необходимом эксплуатационном состоянии тесно связано с проблемой обеспечения их работоспособности, что является комплексной, научно-технической, геоэкологической, социальной и народнохозяйственной проблемой. Над её решением многие годы работают дорожные научноисследовательские и производственные организации страны.

Государственным предприятием «Центр организации труда и экономических методов управления» и Межрегиональным общественным фондом содействия развитию информационных структур разработан проект национальной доктрины автодорожного строительства в России. Документ определяет цели, пути их достижения и ожидаемые результаты строительства автодорог в стране. Основными целями и задачами автодорожного строительства являются:

–систематическое обновление всех аспектов автодорожного строительства, отражающих изменения в сфере экономики, науки, техники и технологий;

–эффективность и метрологическая обеспеченность автодорожного строительства для обустройства жизненного пространства человека;

–разработка программ, реализующих новые технологии в области автодорожного строительства;

–экологическое обеспечение и бережное отношение к природе при автодорожном строительстве.

Ожидаемыми результатами реализации доктрины должны быть:

–возможность получения качественной, экологически безопасной сети автомобильных дорог и придорожного сервисного обслуживания по международным стандартам;

165

–создание новых рабочих мест при строительстве новых и реконструкции старых дорог, формировании придорожной инфраструктуры, их обслуживании и эксплуатации;

–использование придорожной полосы не только для обслуживания дорог, но и с целью решения вопросов жилищного строительства как для работников автодорожной отрасли и транспорта, так и для сельских жителей;

–снижение опасного влияния автомобильного транспорта на здоровье человека за счет правильной организации работ и строгого соблюдения экологических нормативов.

Россия в связи с разнообразием природно-климатических условий может использовать весь мировой опыт создания дорог, а в вопросах их содержания имеет и свой опыт. Разрабатываемая на кафедре автомобильных дорог ОГУ концепция призвана способствовать совершенствованию государственной и региональной политики в этой области, укреплению в общественном сознании представления об автодорожном строительстве, как факторе развития современного российского общества.

Транспортная доступность выступает важнейшим показателем развития любой территории. Обеспеченность транспортом стала обязательным компонентом и показателем состояния всех составляющих быта, культуры, здравоохранения, науки и просвещения, всех граней жизненного уровня населения.

Оренбургская область территориально расположена между развивающимися деловыми центрами Европы и Азии. Оренбургская область с XVIII столетия играет заметную роль в обеспечении транспортной связи Востока

иЗапада. Предпосылки для дальнейшего укрепления этой роли тоже есть. Здесь и относительно развитая сеть путей сообщения разного вида на широтных и меридиональных направлениях и эффективно работающий принцип «одна страна

–одно таможенное законодательство». Реконструкция транспортных автомагистралей позволит обеспечить перевозку грузов и пассажиров кратчайшим путём.

По территории Оренбургской области проходят международные транспортные коридоры. Значительные инвестиции требуются не только для модернизации и совершенствования инфраструктуры путей сообщения, но и для развития транспортных узлов в стыковых, единых интегрированных транспортных системах с сопредельным Казахстаном.

Ускоренное развитие транспортных коммуникаций должно стать сегодня одним из важнейших направлений государственной политики. В этой ситуации, безусловно, важны предпринимаемые руководством Госстроя России меры по выработке концептуальных организационно-экономических и научнотехнических подходов и инвестиционно-строительных проектов с кооперацией строительных организаций различных форм собственности. Основные задачи такой кооперации сводятся к трем основным направлениям:

–разработка теоретического обоснования создания транспортных коммуникаций

исистем безопасного управления транспортными потоками;

166

–решение физико-технических и геоэкологических проблем создания транспортной техники;

–проблемы экономики, права и геоэкологизации управления на транспорте. Обеспечение работоспособности дорожной одежды по прочности

осуществляется путем усиления одежды дополнительными слоями, укладываемыми на существующую дорожную одежду после ремонта или регенерации покрытия. Такой способ обеспечения работоспособности одежды позволяет длительно эксплуатировать ее. Чем больше толщина слоя усиления, тем выше затраты на его строительство, но ниже текущие эксплуатационные затраты. Рациональное усиление может быть установлено по минимуму суммарных приведенных затрат.

Для повышения работоспособности дорожных одежд необходимо:

а) повысить нормативные требования к начальной ровности дорожных одежд на дорогах I – IV категорий;

б) при высокой интенсивности движения предусматривать увеличение средней прочности дорожной одежды нежесткого типа на дорогах I – II категории примерно на 15 %; на дорогах III категории – 10 %.

7.3.2 Деформации дорожных одежд

Геоэкологическая обстановка на автомобильных дорогах и территориях, примыкающих к ним, определяется техническим состоянием дорожных одежд и транспортных систем. Дорожные одежды испытывают разнообразные деформации, зависящие от природных и техногенных условий.

Деформации и разрушения покрытия происходят вследствие сжатия, сдвига и истирания поверхностного слоя под действием вертикальных и касательных сил. Деформации и разрушения дорожной одежды в целом возникают, главным образом, под действием статических и кратковременных условий от подвижного состава.

К деформациям покрытий относятся вмятины, сдвиги, волны; к деформациям одежд – колеи, просадки. Вмятины – это углубления, возникающие на покрытиях, построенных с применением органических вяжущих, вследствие повышенной пластичности при интенсивном нагреве, преимущественно в местах остановки автомобилей.

Сдвиги – это неровности, вызванные смещением материала покрытия при устойчивом основании. Сдвиги чаще всего образуются в местах торможения автомобилей (перекрёстки, остановки). Под действием касательных сил происходит сдвиг в материалах верхнего слоя либо его сдвиг по поверхности нижнего слоя. Этому способствует повышенная пластичность материала верхнего слоя при избытке вяжущего или недостаточной теплоустойчивости к высоким температурам. Поверхностный слой, смещаемый колесом, образует складки и наплывы.

Волны – это поперечные гребни и неровности понижений с пологими краями, вызванные смещением верхнего слоя. Основной причиной волнообразования являются дефекты уплотнения, а также систематическое воздействие на покрытие автомобилей одинаковой массы при одинаковой

167

скорости движения. При колебании кузова и колёс автомобиля наибольшие давления и удары колёс о покрытие приходятся на одни и те же места, что приводит к образованию деформаций. Колебания колёс автомобиля вызывают образование коротких волн; колебания кузова способствуют формированию длинных, менее чётко выраженных волн. Колеи – это прогибы-понижения в поверхности проезжей части вследствие совпадения следов колёс автомобилей. При интенсивном тяжёлом движении колеи превращаются в проломы.

Просадки – это деформации дорожной одежды в виде впадин с пологой поверхностью, но без выпучивания и образования трещин на прилегающих участках. Возникают в местах пониженной прочности слоёв одежды и грунта при увлажнении. Просадки могут наблюдаться в первые годы эксплуатации дороги при благоприятных грунтово-гидрогеологических условиях вследствие недостаточного уплотнения грунтов земляного полотна и слоёв одежды, а также при появлении в составе движения тяжёлых автомобилей, на которые дорожная одежда не была рассчитана.

К разрушениям покрытий относят износ, шелушение, выкрашивание, выбоины, трещины; к разрушениям дорожных одежд в целом – трещины, проломы, разрушение кромок, пучины, сопровождаемые трещинами на покрытии.

Износ – потеря материала покрытия в процессе службы вследствие

Шелушение – это отделение частиц и разрушение покрытий вследствие недостаточного сцепления вяжущего с поверхностью каменного материала. Основной причиной шелушения является недостаточное сцепление плёнки вяжущего с поверхностью минерального материала.

Выкрашивание – образование мелких впадин глубиной до 1,5 – 2 см вследствие потери покрытием мелких частиц каменного материала или вяжущего. Движение автомобиля по участкам выкрашивания чаще всего сопровождается мелкими колебаниями колёс. Выкрашивание свидетельствует о начале поверхностного разрушения покрытия.

Выбоины – местные разрушения в результате потери материала верхнего слоя. Образование выбоин происходит вследствие недостаточной связи между минеральными и органическими материалами, недоуплотнения покрытия,

вследствие резких перепадов температур воздуха и недостаточной сопротивляемости температурным напряжениям. Они закономерно располагаются на проезжей части на определенном расстоянии друг от друга (5 –10 м). Эти трещины наблюдаются на асфальтобетонных покрытиях, обработанных

Проломы – разрушения дорожной одежды в виде прорезей по полосам наката и выпучиваний сбоку проломов. Могут быть мокрые проломы, которые образуются вследствие переувлажнения и пластического течения материала слоев основания и грунта, а также сухие проломы, прорезающие все слои одежды под действием вертикальной силы при недостаточной толщине конструкции и слабом уплотнении слоёв и грунтов земляного полотна.

Разрушение кромок – это образование сетки трещин вдоль кромок с отколом. Разрушение кромок происходит вследствие пониженной прочности прикромочных полос проезжей части при заниженной толщине слоёв одежды у кромок, повышенной влажности грунта основания под кромкой и отсутствии укрепительных полос со стороны обочин.

Пучины – это образование бугров в проезжей части, вызванное промерзанием земляного полотна.

Под воздействием движения деформации и разрушения дорожных одежд и покрытий постепенно разрастаются, охватывая всё большую площадь. Скорость накопления деформаций зависит от количества и массы транспортных средств, механических свойств дорожной одежды и климатических факторов, а также от ремонных работ.

Самым распространённым способом ремонта дорожных покрытий является нанесение асфальтобетона толщиной более 4 см на нарушенные участки покрытия. Однако, в тех случаях, когда для восстановления эксплуатационных свойств покрытия не требуется усиления несущей способности дорожной одежды, наиболее эффективно применять тонкие защитные слои, например, поверхностные обработки /126,167/. Целесообразность устройства таких слоёв при ремонте покрытий обоснована высокой стоимостью и дефицитностью органических вяжущих, а также высокой прочностью трудно шлифуемого щебня.

Между тем, укладка тонких слоёв, особенно на жёсткие покрытия (старые асфальто и цементобетонные), является непростой задачей. Устраивать тонкие слои из обычных горячих асфальтобетонных смесей бывает невозможно из-за их быстрого остывания, потери уплотняемости и плохой приклеиваемости к основанию. При использовании поверхностной обработки также возникает проблема приклеиваемости слоёв к жёсткому покрытию.

В мировой практике получило распространение устройство тонкослойных поверхностных обработок из эмульсионно-минеральных смесей литой консистенции на основе катионных битумных эмульсий. Эта технология известна за рубежом под названием Сларри Сил /167/. На поверхность покрытий (без последующего уплотнения катками) наносят эмульсионно-минеральную смесь пластичной (литой) консистенции с толщиной слоя от 5 до 15 мм. Это даёт возможность получить при больших значениях плотности и износостойкости устраиваемых слоёв сравнительно высокую степень шероховатости. Такие слои служат не только защитой для покрытия от износа, но и обладают повышенными фрикционными свойствами и хорошим сцеплением с покрытием. Это обусловлено высокой реакционной способностью катионных эмульсий при

бумага». Технология с успехом работает как на асфальтобетонных, так и на цементобетонных покрытиях.

Опыт, накопленный с середины 50-х годов ХХв. показал, что технология Сларри Сил имеет ряд преимуществ /167/:

–хорошее сцепление слоя с обрабатываемой поверхностью;

–более длительное сохранение шероховатости за счет снижения удельного давления от колёс на дорожную одежду;

–отсутствие необходимости уплотнения слоя катками в процессе производства работ;

–возможность замены дефицитного гранитного щебня дешёвыми отсевами дробления изверженных горных пород;

–отсутствие отрыва каменного материала, разбивающего ветровые стёкла

автомобилей.

Ухудшение ровности в продольном направлении оказывает влияние на работоспособность дорожной одежды на порядок значительнее, чем в поперечном направлении /10/. Роль пластических сдвигов асфальтобетона в ухудшении ровности в продольном направлении на перегонах при правильно подобранном составе смеси также невелика. Темп ухудшения ровности в продольном направлении зависит в основном от модуля упругости дорожной одежды, её общей жёсткости в расчётный период. Проявляется устойчивая корреляционная зависимость между величиной упругой деформации под нагрузкой в расчетный период, величиной остаточной деформации и суммарным временем действия расчетной нагрузки. Методы расчёта одежд позволяют количественно учитывать влияние этих факторов на ровность дорожной одежды и её изменение во времени /129/.

Качество дорожной одежды связано с её надёжностью и работоспособностью. Надёжность дорожной одежды – это её свойство сохранять работоспособность в соответствии с нормативными требованиями в течение установленного срока службы и восстанавливать работоспособность после ремонтов. Под работоспособностью дорожной одежды следует понимать суммарное число проходов автомобилей с расчётной нагрузкой на ось при заданной скорости их движения в течение установленного срока службы. По предложению Смирнова М.Ф. в качестве показателя работоспособности автомобильной дороги следует применять так называемый объем движения,

равный произведению интенсивности (Nр) на скорость движения (Vр). К

сожалению, в этом произведении не оговорена величина расчётной нагрузки Qр,

пренебрегают. Показатель работоспособности автомобильной дороги есть

работоспособность автомобильной дороги зависит от тех же факторов, что и средняя скорость потока.

170

Средняя (за срок службы) скорость потока является основной характеристикой надёжности автомобильной дороги и дорожной одежды при фиксированных величинах расчётной нагрузки и суммарного размера движения. Требуемые же показатели прочности, ровности и сцепления дорожной одежды назначают в зависимости от требуемой скорости потока.

7.3.3 Экологическая безопасность на автомобильных дорогах При проектировании новых и реконструкции существующих дорог

необходимо большое внимание уделять вопросам геоэкологии. Геоэкологическое состояние крупных городов в значительной мере зависит от уровня загрязнения атмосферного воздуха. Основным источником загрязнения атмосферы служит транспорт. Отработавшие газы двигателей содержат сложную смесь более чем из тысячи ингредиентов, среди которых немало канцерогенных. Вредные вещества поступают в слой атмосферы, в которой осуществляется дыхание человека. Поэтому автомобильный транспорт относится к наиболее опасным источникам загрязнения атмосферного воздуха.

Контроль экологической безопасности строительной техники и автотранспорта должен рассматриваться в организациях транспортного строительства с позиций обеспечения качества производственной деятельности, регламентироваться документами международной системы стандартизации качества ИСО 14000 и координироваться Научно-техническим управлением Корпорации «Трансстрой».

Системный подход к экологической безопасности строительного производства обеспечивается за счет реализации трех основных групп мероприятий:

–планомерное техническое перевооружение машинного парка;

–обеспечение производства полным составом технических документов системы

2001 «Порядок производства земляных работ при строительстве авто- и железных дорог», СТП 05.09.01-2001 «Порядок подготовки строительной площадки», СТП 05.10.01-2001 «Производственный контроль качества строительно-монтажных работ»);

– высококачественная эксплуатация машинного парка. В совокупности эти мероприятия создают целостную систему экологической культуры строительного производства.

На действующих автомагистралях и дорогах актуальной проблемой являются создание эффективных методов и средств контроля выхлопных газов, диагностика экологического состояния автотранспорта и контроль уровня загрязнения транспортных коммуникаций города и прилегающих территорий.

Необходимо измерение ультрамикроконцентрацией загрязнителей с высокой чувствительностью анализов измеряемых компонентов. Контроль вредных выбросов производится, как непосредственно у источников их образования, так и у красной линии. Наиболее эффективны методы и средства интегрального дистанционного контроля, который осуществляется как поперёк, так и вдоль

171