Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ

Купить Обзорная информация — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

В данном выпуске обзорной информации проанализирован отечественный и зарубежный опыт наиболее прогрессивных способов ремонта асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, а также в стесненных условиях движения транспортных средств, к числу которых можно отнести городские дороги, дороги на промышленных предприятиях (на заводах, в морских и речных портах и т.д.).

Консультация по подбору ГОСТабесплатно

Оглавление

1. ВВЕДЕНИЕ
2. ТРЕБОВАНИЯ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ К РОВНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТУ СЦЕПЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
3. ДИАГНОСТИКА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЕМ
5. ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ И МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
6. ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И АСФАЛЬТОБЕТОНА
7. ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИХ УСТРАНЕНИЮ
8. СПОСОБЫ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
9. МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПРИДАНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЯМ
10. ЛИТЬЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
11. ПРИМЕР ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОПЫТА РЕМОНТА ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ С УСТРОЙСТВОМ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО
МИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное унитарное предприятие
«Информационный центр по автомобильным дорогам»

Ремонт асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог

ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Автомобильные мосты и дороги

5 - 2004

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ТРЕБОВАНИЯ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ К РОВНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТУ СЦЕПЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

3. ДИАГНОСТИКА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЕМ

5. ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ И МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

6. ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И АСФАЛЬТОБЕТОНА

7. ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИХ УСТРАНЕНИЮ

8. СПОСОБЫ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

9. МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПРИДАНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЯМ

10. ЛИТЬЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

11. ПРИМЕР ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОПЫТА РЕМОНТА ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ С УСТРОЙСТВОМ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

В данном выпуске обзорной информации проанализирован отечественный и зарубежный опыт наиболее прогрессивных способов ремонта асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, а также в стесненных условиях движения транспортных средств, к числу которых можно отнести городские дороги, дороги на промышленных предприятиях (на заводах, в морских и речных портах и т.д.).

Необходимость в составлении данного обзора вызвана тем, что последняя обобщающая работа по данной теме была опубликована более 15 лет назад (Ремонт и содержание автомобильных дорог; Справочник инженера-дорожника под редакцией проф. А.П. Васильева). За истекший период в дорожном хозяйстве произошли большие изменения: введены в действие новые государственные и межгосударственные стандарты, строительные нормы и правила, технические условия, на строительных площадках появилась новая, главным образом, импортная дорожно-строительная техника и многое другое.

В обзорной информации приводятся сведения о внедрении в ЗАО «Лендорстрой-2» последних научных исследований Санкт-Петербургского филиала Союздорнии, Всесоюзного научно-исследовательского института синтетического каучука, Технологического института им. Ленсовета, которые выполнялись при участии и непосредственном руководстве технического директора, а затем генерального директора ЗАО «Лендорстрой-2» В.В. Гурьянова. Внедрение передовых технологий в немалой степени способствовало тому, что в 1997 и 1998 гг. ЗАО «Лендорстрой-2» было признано победителем Всероссийских конкурсов на лучшую дорожно-строительную организацию и занесено в Золотую Книгу Санкт-Петербурга, Федеральный справочник «Санкт-Петербург. 300 лет (1703 - 2003)», а также в книгу-альбом «Три века петербургских дорог».

Кроме того, в обзорной информации использованы фотографии автора, сделанные в г. Санкт-Петербурге, а также материалы его творческих командировок в Нидерланды, опубликованные затем в научно-технических информационных сборниках Информавтодора и других изданиях.

Обзор подготовил канд. техн. наук М.А. Железников (ЗАО «Лендорстрой-2»).

1. ВВЕДЕНИЕ

Асфальтобетонные покрытия являются основным типом покрытий автомобильных дорог и городских улиц с интенсивным движением транспортных средств.

По сравнению с наиболее близкими к ним цементобетонными покрытиями их отличает высокая ровность, хорошее сцепление с колесом автомобиля, отсутствие температурных швов. Все это обеспечивает движение не только отдельного автомобиля, но и всего транспортного потока с заданной нормативной скоростью до 150 км/ч и выше. После выработки цементобетонным покрытием своего ресурса, вместо того, чтобы производить его капитальный ремонт, поверх него укладывают асфальтобетонный слой. Такой опыт ремонта цементобетонных покрытий нашел широкое применение как в нашей стране, так и за рубежом. Несмотря на то, что имеются другие способы ремонта цементобетонных покрытий, все же укладка поверх него слоя асфальтобетонной смеси является самым выгодным и оперативным способом ремонта, но, как показывает опыт эксплуатации автомобильной магистрали Москва - Санкт-Петербург, избежать толчков автомобиля на стыках цементобетонных плит, хотя и перекрытых слоем асфальтобетона, далеко не всегда удается, в чем можно убедиться, проехав по ней в районе г. Новгорода. Автор обзора в 1963 г. в составе бригады Ленфилиала Союздорнии детально обследовал состояние находящегося в эксплуатации полтора десятка лет цементобетонного покрытия на этом участке автомобильной магистрали с фиксацией трещин, отколов углов и других деформаций. Результаты этого обследования показали, что одной из основных причин исчерпания цементобетонным покрытием своей несущей способности является отсутствие прочной конструкции основания под цементобетонным покрытием, вызывающее его отрыв с вытекающими отсюда последствиями: плита начинает работать с зависанием, на которое она никак не рассчитывается. Поэтому, прежде чем производить укладку асфальтобетонной смеси поверх цементобетонного покрытия, необходимо устранить имеющиеся зазоры между цементобетонной плитой и основанием. Указанная операция обязательно выполняется на дорогах Великобритании. По данным В.П. Носова (МАДИ-ГТУ), в настоящее время в России асфальтобетонные покрытия, по сравнению с цементобетонными, на дорогах общей сети составляют около 97% [1].

Асфальтобетонные покрытия имеют свои достоинства и недостатки. К достоинствам таких покрытий относят беспыльность и бесшумность при движении автомобилей, малый износ покрытий (до 1 мм в год), удобство содержания и ремонта, к недостаткам - повышенную скользкость при увлажнении и нередко малый срок службы из-за образования волн, сдвигов вследствие недостаточной прочности или излишней пластичности, трещин вследствие излишней хрупкости и шелушения в результате недостаточной водостойкости.

Принято считать, что срок службы асфальтобетона в покрытии до его первого капитального ремонта должен составлять 18 - 20 лет. Однако в действительности это далеко не так. Указанный норматив был установлен скорее по политическим или конъюнктурным соображениям, ориентируясь, главным образом, на зарубежный опыт передовых капиталистических стран, где в то время применялся высококачественный битум, а строительство асфальтобетонных покрытий велось значительно более совершенной асфальтоукладочной и уплотняющей техникой по сравнению с той, что применялась в СССР. Так, например, в г. Санкт-Петербурге до начала 90-х годов прошлого столетия срок службы вновь уложенного асфальтобетонного покрытия составлял 5 - 10 лет.

За истекшее время в дорожном хозяйстве наметилась тенденция к значительному повышению качества как дорожностроительных, так и дорожно-ремонтных работ. Появились новые высококачественные каменные материалы, обладающие щелочными свойствами (габброидные горные породы) и более совместимые с битумами, по сравнению с гранитными горными породами, которые, как известно, обладают ярко выраженными кислотными свойствами, т.е. менее совместимые с битумами.

В последнее время стали использовать более качественные битумы отечественного (БДУ и БДУС) и импортного производства («Несте», «Нинас»),

Конкуренция в области дорожного строительства привела к тому, что при проведении подрядных торгов на строительство автомобильной дороги побеждает та организация, которая берет на себя больший гарантийный срок. Например, для г. Санкт-Петербурга этот срок установлен до 7 лет.

Вложение денежных средств в приобретение новейшей импортной техники в маркетинговом отношении оказалось весьма рентабельным, так как эти организации получают более выгодные подряды как на строительство, так и на ремонт автомобильных дорог.

Так, в парке дорожно-строительной техники ЗАО «ВАД» имеется несколько машин «SB-2500 Шаттл Багги R» фирмы Roadtec an Actec company (США) для приема асфальтобетонной смеси в накопительный бункер и транспортирования ее к асфальтоукладчику.

Более подробно технология ремонта асфальтобетонного покрытия на Невском проспекте в г. Санкт-Петербурге в 1998 г. ЗАО «ВАД» с использованием этой машины изложена в работе [2] (рис. 1,а). До этого, т.е. в 1992 г., этот объект ремонтировался ЗАО «Лендорстрой-2» с использованием улучшенного битума марки БДУ 70/100, примененного в России впервые [3].

Рис. 1. Ремонт асфальтобетонного покрытия на проспектах г. Санкт-Петербурга с использованием машины «SB-2500 Шаттл Багги R»:
а - Невском; б - Старопетергофском

Несколькими годами позднее эта машина использовалась при ремонте Старопетергофского проспекта (рис. 1,б). Машина «SB-2500 Шаттл Багги R» широко применяется при ремонте асфальтобетонных покрытий и в текущий период (рис. 2).

Рис. 2. Участок Таллинского шоссе в пос. Горелова под г. Санкт-Петербургом, отремонтированный ЗАО «ВАД»

В настоящее время предполагается основное внимание уделять не новому строительству, а ремонту и содержанию уже построенных асфальтобетонных покрытий. Это обусловлено еще и тем, что современное экономическое положение в Российской Федерации не позволяет вкладывать крупные инвестиции в новое дорожное строительство. Примером тому явилось открытие в 2004 г. в присутствии президента В.В. Путина сквозного движения транспортных средств на участке автомобильной дороги Чита - Хабаровск без устройства асфальтобетонного покрытия, которое отложено на более поздний срок.

Наболевшим стал в последнее время так называемый недоремонт. Этот ставший на слуху термин нуждается в научном обосновании. Необходимо выполнить по данному вопросу исследования. Следует отметить, что проблема ремонта дорог вообще и асфальтобетонных покрытий в частности на протяжении последних десятилетий не решалась в крупных научно-исследовательских институтах. Отдельные исследования выполнялись в учебных институтах благодаря, в основном, энтузиазму отдельных крупных специалистов (А.П. Васильева, Д.Г. Мепуришвили, М.Б. Корсунского и др.).

Цель обзорной информации - ознакомить инженерно-технических работников с научно-техническими разработками, опубликованными в последнее время в открытой печати. Автор обзорной информации пытается подвести теоретическую базу (теорию упругости) к проблеме расчета усиления существующей конструкции дорожной одежды, что не находило своего решения и отражения в ранее опубликованных работах по проблеме ремонта нежестких дорожных одежд.

2. ТРЕБОВАНИЯ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ К РОВНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТУ СЦЕПЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Асфальтобетонные покрытия обладают исключительно высокой ровностью. Прогресс в этой области был достигнут благодаря применению следящих систем за движением асфальтоукладчика по заранее выставленной по нивелиру струне, а также «лыжам», движущимся вместе с укладчиком по готовому покрытию. Автоматически поддерживается поперечный уклон, а толщина покрытия выдерживается с точностью до 3 мм. Как отмечалось в работе [2], при использовании машины «SB-2500 Шаттл Багги R» процесс строительства асфальтобетонного покрытия становится практически непрерывным, достигая скорости укладки цементобетонного покрытия. При этом, в отличие от цементобетонных покрытий, которые устраиваются, как правило, одной полосой достаточно большой протяженности, при строительстве асфальтобетонных покрытий ширина укладки ограничений не имеет, что очень важно в стесненных условиях, например, в городах и других населенных пунктах. Однако в процессе эксплуатации асфальтобетонные покрытия претерпевают изменения: нарушается ровность, возникают выбоины, выкрашивания, трещины и т.д.

В 1993 г. в Российской Федерации был впервые введен ГОСТ Р 50597-93 «Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения» [4]. Требования, изложенные в данном документе, распространяются на автомобильные дороги, дороги и улицы городов и других населенных пунктов по их транспортно-эксплуатационным характеристикам, которые объединены в три группы А, Б и В в зависимости от интенсивности движения в интервалах от 1000 до 3000 авт./сут и выше.

Назначение категорий улиц и дорог в городах и населенных пунктах предписано производить согласно СНиП 2.07.01-89 [5]. В табл. 1 ГОСТ Р 50597-93 приведены предельные размеры повреждений по площади, отнесенные к единице измерений, принятой за 1 тыс. м2 покрытия. При этом не делается различий между покрытиями, устроенными из различных материалов, такими как цементобетонные и битумоминеральные смеси. Площадь повреждений составляет от 0,3 до 2,5 м2 на 1 тыс. м2 покрытия. При этом в весенний период эти значения повышаются в 3 - 5 раз. Не оговаривается также, что весенний период является наиболее опасным не для всех дорожно-климатических зон России. Предельные размеры отдельных разрушений не должны превышать по глубине 5 см, по длине - 15 см и по ширине - 60 см.

Требования ГОСТ Р 50597-93 к ровности покрытия приведены в табл. 1.

Таблица 1

Требования к ровности покрытий согласно ГОСТ Р 50597-93

Группа дорог и улиц по их транспортно-эксплуатационным характеристикам

Состояние покрытия по ровности

Показатель ровности по прибору ПКРС-2, см/км, не более

Число просветов под 3-метровой рейкой, %, не более

А

660

7

Б

860

9

В

1200

14

Примечание. Число просветов подсчитывается по значениям, превышающим указанные в СНиП 3.06.03.

Этим же стандартом нормируются минимальные значения величин коэффициента сцепления в пределах от 0,3 до 0,4 в зависимости от рисунка протектора шины испытательного автомобиля.

В этом же нормативном документе имеется таблица, нормирующая время устранения трех основных видов работ, связанных с необходимостью повышения сцепных свойств:

- устранение скользкости покрытия, вызванное выпотеванием битума;

- очистка покрытия от загрязнений;

- повышение шероховатости покрытия.

В данной обзорной информации эти работы будут подробно рассмотрены и проанализированы.

К числу недостатков обсуждаемого стандарта следует отнести то, что в нем нет дифференциации к требованиям по различным типам покрытий, в частности, к асфальтобетонным, что несомненно должно быть учтено при очередном переиздании этого важного для дорожного хозяйства документа.

3. ДИАГНОСТИКА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Чтобы соответствовать требованиям ГОСТ Р 50597-93, рассмотренным в предыдущей главе, эксплуатационная организация, в ведении которой находится данная дорога, должна произвести ее диагностику, т.е. установить причины, вызвавшие появление тех или иных дефектов, деформаций и разрушений, после чего наметить конкретные ремонтные мероприятия.

В настоящее время в России действуют отраслевые дорожные нормы ОДН 218.0.006-2002 [6]. Этот документ введен взамен ВСН 6-90.

В данной обзорной информации этот документ рассматривается только с точки зрения ремонта асфальтобетонных покрытий.

Следует обратить внимание на то, что деформации и разрушения асфальтобетонных покрытий могут возникнуть не только по причине их появления в самом покрытии. Например, дорожная одежда из-за недостаточной своей толщины не обеспечивает соблюдения критерия прочности по сдвигу в подстилающем грунте. Не сразу, а по истечении определенного времени, деформации, образующиеся в теле земляного полотна, будут постепенно накапливаться и со временем достигнут поверхности асфальтобетонного покрытия, что вызовет нарушение его ровности или сплошности (будут образовываться, главным образом, просадки). В этом случае наиболее эффективным способом ремонта будет замена всей дорожной одежды. Прежде чем принять решение о перепроектировании конструкции дорожной одежды, необходимо удостовериться в достаточности несущей способности подстилающего грунта и решить вопрос: оставить грунт и соответствующим образом укрепить его вяжущим или заменить на привозной с лучшими свойствами.

Принятие столь ответственных и дорогостоящих мероприятий возможно после проведения диагностики по ОДН 218.0.006-2002.

В соответствии с этим документом основным показателем эксплуатационного состояния всей дороги в целом является эксплуатационный коэффициент обеспеченности расчетной скорости - отношение фактической максимальной скорости движения одиночного автомобиля к расчетной скорости для заданной категории дороги и рельефа местности.

В ОДН 218.0.006-2002 введено понятие базовой расчетной скорости, ограниченной величиной в 120 км/ч, вместо допустимой по СНиП 2.05.02-85 - 150 км/ч. Это согласуется с нормами Германии [7].

В этих нормативных документах за базовый расчетный автомобиль принимается легковой. Как показывают наблюдения за движением транспортных потоков на автомагистралях Западной Европы, различия в скоростях движения большинства легковых автомобилей и очень распространенных автопоездов, типа контейнеровозов, незначительны. На это обстоятельство внимание автора впервые обратил еще в 80-х годах прошлого столетия А.С. Сахновский, возглавлявший ряд лет Лабораторию безопасности движения в Ленфилиале Союздорнии. В то время автоконтейнеровозы только стали появляться на дорогах нашей страны. Большегрузные автомобили и автопоезда, оснащенные дизельным двигателем, способны развивать скорость 150 км/ч. Однако с точки зрения эргономики оптимальной являемся скорость 110 - 120 км/ч, при которой утомляемость водителя минимальна. В этом автор обзорной информации мог убедиться, проехав по дорогам Голландии не одну сотню километров [8].

Цель диагностики асфальтобетонных покрытий - выявить причины «заболевания» дороги и наметить мероприятия к их устранению.

Некоторый опыт использования диагностики дорожных одежд накоплен в ЗАО «Лендорстрой-2». Так, в 1992 г. перед тем, как приступить к очередному ремонту асфальтобетонного покрытия на Невском проспекте в г. Санкт-Петербурге, одна из шведских фирм провела детальную диагностику ряда участков этой автомагистрали города. На основании этой работы было принято инженерное решение о среднем ремонте асфальтобетонного покрытия путем холодного фрезерования на глубину 10 см и укладки нового покрытия толщиной 13 см в два слоя: нижний слой устраивался из высокоплотной асфальтобетонной смеси на битуме марки БНД 60/90, а верхний слой - из такой же смеси, но на битуме марки БДУ 70/100 [3]. Это был первый опыт применения улучшенного битума в России, в чем большая заслуга генерального директора ЗАО «Лендорстрой-2» В.В. Гурьянова.

Согласно источнику [6], оценку качества и состояния дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием производят:

- при сдаче дороги в эксплуатацию после строительства или ремонта с целью определения начального фактического транспортно-эксплуатационного состояния и сопоставления с нормативными требованиями;

- периодически в процессе эксплуатации для контроля за динамикой изменения состояния дорожной конструкции, прогнозирования этого изменения и планирования работ по ремонту и содержанию;

- при разработке плана мероприятий по ремонтным работам;

- после выполнения ремонтных работ для сдачи объекта в эксплуатацию в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50597-93.

На основании диагностики по документу [6] назначаются виды работ и составляется смета в соответствии с действующими расценками для того региона, где находится данная дорога. Например, для г. Санкт-Петербурга следует руководствоваться документами [9, 10].

Работы по диагностике должны выполняться специализированными организациями, оснащенными соответствующими передвижными лабораториями, приборами и оборудованием.

Основными этапами диагностики являются:

- подготовительные работы;

- полевые обследования;

- камеральная обработка полученной информации либо обновление имеющейся в автоматизированной системе хранения информации.

Для того, чтобы выбрать надлежащие мероприятия по ремонту асфальтобетонных покрытий, необходимо прежде всего назначить такую его конструкцию, чтобы она соответствовала фактической категории дороги либо ее переводу в ближайшую высшую.

При этом следует учитывать, что, согласно СНиП 2.05.02-85, дорожные одежды подразделяются на четыре типа; капитальные, облегченные, переходные и низшие, из которых только на первых двух надлежит устраивать асфальтобетонные покрытия.

Согласно этим же нормам, существует подразделение дорожных одежд на жесткие и нежесткие, которые неправильно, но достаточно часто, связывают с типом.

Что касается конструкции так называемых комбинированных покрытий, а именно асфальтобетонных покрытий на цементобетонных основаниях, то их ремонт должен производиться комбинированными методами, на чем ранее не акцентировалось внимание дорожной общественности, так как вопросам ремонта цементобетонных покрытий до последнего времени не уделялось должного внимания [11].

В последнее время на дорогах с асфальтобетонными покрытиями обострилась проблема поперечной ровности, что не нашло должного отражения в ГОСТ Р 50597-93. Поперечная неровность - это, по существу, ничто иное как колейность. Исследования МАДИ-ГТУ [12] показали, что, как это не может показаться, на первый взгляд, странным, особенно заметно она стала проявляться на крайних левых полосах движения, т.е. на полосах обгона. Авторы исследований [12, 13] объясняют это:

- наличием большого числа автомобилей с шипованными шинами в составе транспортного потока;

- более высокими скоростями движения на полосах обгона.

Эти исследования, выполненные на Московской кольцевой автомобильной дороге, нашли свое подтверждение в г. Санкт-Петербурге на ряде скоростных автомобильных магистралей, таких, например, как правительственная трасса - Московское шоссе, связывающая аэропорт «Пулково» с центром города.

Колейность также проявляется на перекрестках из-за сил торможения, которые недостаточно учитываются при проектировании асфальтобетонных покрытий, а также в результате проявления свойства ползучести такого вязкоупругого материала, каким является асфальтобетон. Хотя нормами на проектирование делается попытка учесть эти свойства асфальтобетона, однако на практике избежать этого удается не всегда. Одним из путей снижения колейности является создание так называемых «каркасных» смесей, инициатором разработки которых был Н.В. Горелышев [14].

Численные значения, характеризующие колейность, можно найти в работе [12].

Что касается продольной ровности, то следует отметить, что в ОДН 218.0.006-2002 [6] в развитие ГОСТ Р 50597-93 приведена расширенная, по сравнению с табл. 1 этого государственного стандарта, табл. 4.7 на стр. 26 с указанными значениями продольной ровности применительно к дорогам общей сети в привязке к типам дорожных одежд согласно СНиП 2.05.02-85.

Сцепные свойства асфальтобетонных покрытий рекомендуется определять в соответствии с ГОСТ 30413-96 [15]. Измерения неровностей должны производиться по ГОСТ 30412-96 [16].

Проблема продольной ровности, актуальная и для ряда зарубежных стран, обсуждалась на Международном дорожном конгрессе в ЮАР [17], о чем сообщил присутствовавший на нем проф. А.В. Смирнов (Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия).

Что касается измерений параметров колейности, то в связи с актуальностью этой проблемы Росавтодор Минтранса России издал «Методику измерений и оценки эксплуатационного состояния дорог по глубине колеи», которая является частью 1 работы [12].

В ней предложена упрощенная методика измерений с использованием укороченной до 2 м рейки. Обусловлено это, по-видимому, безопасностью работы на дороге, на что разработчики не обратили внимание пользователей этой методики.

В ОДН 218.0.006-2002 приведена шкала допустимых и предельно допустимых глубин колеи в привязке к расчетным скоростям движения (табл. 2).

Таблица 2

Шкала оценки состояния дорог по параметрам колеи, измеренным по упрощенной методике

Расчетная скорость движения, км/ч

Глубина колеи, мм

допустимая

предельно допустимая

Более 120

4

20

120

7

20

100

12

20

80

25

30

Не более 60

30

35

В настоящее время основой для принятия решений о проведении ремонтных работ является визуальная оценка состояния асфальтобетонного покрытия. В связи с большим числом факторов, определяющих состояние асфальтобетонного покрытия и влияющих на дальнейшую его эксплуатацию, на практике самым надежным способом является метод экспертных оценок, который с успехом был применен в США при проведении известных испытаний по программе AASHO [18]. Этой же проблеме уделяется значительное внимание в документе ОДН 218.1.052-2002 [19]. Здесь также, как в опытах по программе AASHO, состояние асфальтобетонного покрытия оценивается по 5-балльной шкале. Следует напомнить, что в опытах по программе AASHO при балле 2,5 требовался капитальный ремонт асфальтобетонного покрытия, а при балле 1,5 - полное переустройство всей дорожной одежды. В ОДН 218.1.052-2002 значение среднего балла привязано к величине коэффициента прочности дорожной одежды Кпр, что более прогрессивно. Однако в этом документе был использован только один из критериев несущей способности дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием, а именно жесткость всей конструкции в целом, оцениваемая по величине ее модуля упругости, что в ряде случаев является недостаточным.

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЕМ

Проблема ремонта и содержания автомобильных дорог исследовалась с момента их строительства. Заметный вклад был сделан отечественными учеными и практическими работниками. Колыбелью дорожной науки без преувеличения можно назвать Институт Корпуса инженеров путей сообщения, созданный по Указу императора Александра I в 1809 г. Из его стен вышли такие крупные ученые, как Г.Д. Дубелир, Н.Н. Иванов, А.М. Кривисский и многие другие.

В настоящее время дорожно-ремонтные работы выполняются, как правило, по проектно-сметной документации.

Теоретической основой инженерного проекта являются либо типовые проекты, либо индивидуальные. В последнем случае они составляются тогда, когда воспользоваться типовыми решениями не представляется возможным в силу специфических особенностей, таких как грунты, нагрузки и т.п.

Типовые и индивидуальные проекты составляются с использованием методов расчета, которые могут быть как теоретическими, так и эмпирическими. Известно, что эмпирические методы обладают серьезным недостатком: они дают надежные результаты только в тех условиях, для которых были ранее разработаны. Теоретические методы обладают большей общностью, но содержат ряд коэффициентов, которые устанавливаются из опыта. Поэтому наибольшей надежностью отличаются комбинированные методы, в основе которых лежат решения теории упругости, так как других, более приемлемых, решений в настоящее время пока не имеется.

Нежесткие дорожные одежды с асфальтобетонным покрытием, согласно современным представлениям как капитального, так и облегченного типов, рассчитываются с помощью так называемой осесимметричной задачи теории упругости. Возможность применения решений этой задачи обусловливается, с одной стороны, тем, что дорожные одежды работают в стадии практически полностью обратимых деформаций, а с другой стороны, тем, что асфальтобетонное покрытие представляет собой сплошную плиту без швов и трещин, а колеса автомобиля движутся по нему в достаточном удалении от края покрытия (рис. 3).

Рис. 3. К обоснованию расчетной схемы осесимметричной задачи теории упругости

Указанные положения использованы при разработке действующих норм на проектирование: ОДН 218.046-01 и МОДН 2-2001.

Выполненные в последние годы исследования, основанием для которых явилось колееобразование на дорогах [12], были направлены на возможность учета наличия необратимых деформаций, проявляющихся на асфальтобетонных покрытиях. Однако, как в ранее разработанных, так и в предложенных в последнее время методах расчета, существенного отхода от классических решений теории упругости пока не наблюдается. Возврат к методу Союздорнии, разработанному Н.Н. Ивановым и А.М. Кривисским в период Великой Отечественной войны, вряд ли можно считать целесообразным, так как сами авторы этого метода еще в начале 60-х годов прошлого столетия от него фактически отказались, ввиду того, что как капитальные, так и облегченные конструкции должны работать в стадии практически полностью обратимых деформаций. Последние разработки по подбору новых, в частности, высокоплотных асфальтобетонов по ГОСТ 9128-97, а также щебеночно-мастичных асфальтобетонов [20], подтвержденные опытом эксплуатации, показывают возможность успешного применения решений теории упругости на практике.

Ввиду того, что в Справочнике [21] в очень сжатой форме эта теория изложена, в данном обзоре она излагается популярно и в расширенном виде.

Как известно, основной задачей расчета дорожной одежды является определение напряжений и деформаций в различных слоях, каждый из которых характеризуется своими деформационными и прочностными параметрами.

Как выше было указано, при расчетах нежестких дорожных одежд используются решения осесимметричной задачи теории упругости, т.е. обобщенной задачи Буссинеска [22]. Напомним, что классическая задача Буссинеска - это напряженно-деформированное состояние однородного упругого полупространства, Дорожная конструкция - многослойное полупространство, каждый слой которого характеризуется своим модулем упругости и коэффициентом Пуассона. Решение Буссинеска было опубликовано в 1885 г. [22]. Применить это решение к многослойному полупространству представило определенные трудности, и оно не нашло практического применения.

В 1919 г. японский ученый Терезава, решил ту же самую задачу, что и Буссинеск, но для случая, когда нагрузки на поверхность передаются не через жесткий штамп, как у Буссинеска, а через гибкий штамп. Свое решение Терезава получил в квадратурах с помощью известного в математике метода интегральных преобразований Фурье-Бесселя [23]. Это решение, точнее метод, было распространено на более сложную конструкцию, а именно на полупространство, поверх которого уложена «тонкая» плита или, как она еще называется, «пластинка» неограниченной протяженности в плане. В отечественной литературе решение этой задачи связывается с именем О.Я. Шехтер [24]. Аналогичные решения были получены в работах [25, 26, 27].

В 1943 - 1945 гг. в США Д. Бурмистер опубликовал очень важные для дорожного хозяйства решения применительно к 2- и 3-слойным полупространствам. Бурмистер так же, как Терезава, по существу, воспользовался методом интегральных преобразований Фурье-Бесселя [28, 29].

В 1948 г. Р.М. Раппопорт [30] в трудах Ленинградского политехнического института опубликовала решение той же задачи, которую рассматривал Бурмистер, но метод решения был несколько отличным от метода Бурмистера. Р.М. Раппопорт решила еще и плоскую задачу.

В 1953 г. сотрудник ХАДИ Б.И. Коган [31, 32] публикует решение, аналогичное тому, что ранее получил Бурмистер, но более приближенное к известным из математики формулам, так как непосредственно по формулам Бурмистера произвести вычисления было нельзя. Кроме того, Б.И. Коган рассмотрел важную задачу о воздействии касательной нагрузки, но только осесимметричной, приложенной к поверхности слоистого полупространства.

Как известно, решения теории упругости отличаются громоздкостью формул, по которым необходимо производить вычисления. В то время стали создаваться ЭВМ. Эти вычислительные машины начали впервые применяться в США благодаря трудам основателя кибернетики Норберта Винера. Указанные выше решения стали реализовываться сначала в США, а затем в других странах. В Великобритании Фоксом были получены по решению Бурмистера численные значения в нижнем слое двухслойного полупространства компоненты тензора напряжений [33]. Спустя два года Вильсон и Вильяме [34] предложили принципиально новый метод расчета как жестких, так и нежестких дорожных одежд исходя из двух критериев предельного состояния: изгиба покрытия и сдвига в основании. Второй критерий впервые в мировой практике проектирования оснований был предложен в 1923 г. проф. Н.П. Пузыревским, работавшим в Петербургском Государственном университете путей сообщения.

Идеи Вильсона и Вильямса были развиты в Ленфилиале Союздорнии А.М. Кривисским и П.И. Теляевым. В основу своих исследований они положили решение Б.И. Когана [31, 32]. В результате многолетних исследований был создан практический метод расчета дорожных одежд, который стал нормативным: ВСН 46-72, ВСН 46-83, ОДН 218.046-01, МОДН 2-2001.

Кратко изложим принципы решения осесимметричных задач теории упругости, так как этому вопросу в научной и учебной литературе не уделяется должного внимания.

Основным методом решения пространственных осесимметричных задач является метод интегральных преобразований Фурье-Бесселя, возможность применения которого обусловлена тем, что для нежестких дорожных одежд влиянием краев асфальтобетонного покрытия можно пренебречь. Другими словами, можно считать, что напряжения и перемещения на бесконечном удалении от места приложения нагрузки обращаются в нуль. Это и является основным условием для применения этого вида интегральных преобразований.

Из теории упругости известно, что решение осесимметричной задачи будет найдено, если удастся решить бигармоническое уравнение в частных производных относительно неизвестной функции Ф(r, z)

,

где  - бигармонический оператор Лапласа в цилиндрических координатах r и z.

Сущность интегрального преобразования Фурье-Бесселя заключается в том, чтобы, проинтегрировав, как говорят математики, «с весом» в виде функции Бесселя приведенное уравнение, получить из него уравнение в обыкновенных производных, решить которое значительно проще, чем исходное.

Найдя эту функцию, потом уже не составит особого труда найти все компоненты тензора напряжений и вектора упругого смещения, воспользовавшись решением Артура Лява (это псевдоним А. Тимпе) [22].

Почему автор обзора обращает на это внимание? Дело в том, что в курсах математики, изучаемой в высших учебных заведениях, готовящих инженеров для строительства автомобильных дорог, метод интегральных преобразований с использованием функций Бесселя не излагается. А чтение специальной литературы инженерам не всегда доступно.

С целью восполнить имеющийся пробел автор обзора позволил себе изложить в очень краткой форме суть проблемы. Для более углубленной проработки указанной проблемы интересующиеся могут обратиться к первоисточникам.

Принципы расчета конструкций дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием, изложенные выше, были положены в основу при разработке практических методов расчета (ОДН 218.046-01), применяемых при разработке проектов для нового строительства, реконструкции и ремонта уже построенных дорог.

5. ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ И МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Основные принципы планирования работ изложены в Справочнике [21] и мало чем изменились за последние 18 лет. Изменения коснулись области информационных технологий. Теперь персональный компьютер стал таким неотъемлемым инструментарием в руках инженера, как раньше была логарифмическая линейка, с помощью которой можно было и чертить, и считать. Теперь все это выполняет компьютер.

В настоящее время созданы базы информационных данных.

Проблемы применения ЭВМ при планировании ремонтных работ впервые были поставлены и решались в работах Ю.В. Слободчикова (МАДИ-ГТУ) [35, 36].

Однако следует констатировать, что ввиду большого количества параметров, влияющих на принятие решения, компьютерные программы еще далеки от совершенства, чтобы ими можно было пользоваться напрямую. Поэтому на практике приходится пользоваться методом экспертных оценок, выставляемых комиссиями, укомплектованными инженерами-дорожниками, имеющими определенный опыт работы. Решение о проведении тех или иных ремонтных работ принимает, как правило, административный орган с учетом наличия финансовых ресурсов.

В своей работе комиссии пользуются системой балльных оценок. Применительно к асфальтобетонным покрытиям в Справочнике [21] рекомендовано пользоваться двойной шкалой (арабскими и римскими цифрами):

- арабскими цифрами характеризуется качественное состояние асфальтобетонного покрытия по количеству, например, трещин и других дефектов;

- римскими цифрами - балл по прочности всей одежды вообще и покрытия в частности.

К большому сожалению, данная шкала, несмотря на ее положительные стороны, не нашла применения в последних нормативных документах [6, 12].

Следует отметить, что за последние 2 - 3 года в связи с хлынувшим в нашу страну из Западной Европы потоком автомобилей, особенно устаревших моделей, в большей своей части недопустимых по экологическим требованиям для эксплуатации на Западе, пропускная способность автомобильных дорог в таких крупных мегаполисах, как г.г. Москва, Санкт-Петербург и других, из-за отставания в развитии их инфраструктуры [37] оказалась в настоящее время практически полностью исчерпанной, о чем свидетельствуют многочисленные «пробки» на дорогах и улицах. Поэтому многие положения как по проектированию, так и по ремонту дорог нуждаются в коренном пересмотре.

В настоящее время процесс проектирования дорог и дорожных одежд, в значительной мере компьютеризирован. Однако фирмы - разработчики этих программных продуктов, - как правило, держат их в секрете, так как это товар и продают его за деньги.

В работе [36] Ю.В. Слободчиковым приведены интересные данные по измерениям интенсивности движения транспортных средств на автомобильной дороге Москва - Санкт-Петербург, выполненные на кафедре «Изыскания и проектирование автомобильных дорог» МАДИ-ГТУ. Эти данные показали, что только за один год (с 1966 по 1997 гг.) интенсивность движения возросла на 50%. С тех пор темпы роста интенсивности движения еще более высокие [38, 39]. При этом превалирующая доля отводится тяжеловесным автомобилям типа автоконтейнеровозов общей массой 40 - 50 т с числом осей 5 - 6 и нагрузкой на каждую ось от 8 до 10 т.

В средствах массовой информации широко обсуждается вопрос о необходимости реконструкции этой автомагистрали с доведением ее параметров до европейского уровня. Она будет входить в состав транспортного коридора «Север-Юг», о чем неоднократно отмечается в последнее время на совещаниях правительственного уровня.

Дальнейшее развитие и применение методов автоматизированного проектирования автомобильных дорог нашло отражение в ряде работ [40, 41, 42]. В работе [40] указывается, что, согласно «Классификации ремонта и содержания автомобильных дорог общего пользования» [43], ровность является наиболее важным показателем для принятия решения по ремонтным работам. Недостатком указанных выше исследований является то, что их авторы не учитывают качество приготовленных и уложенных асфальтобетонных смесей.

6. ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И АСФАЛЬТОБЕТОНА

Органические вяжущие. В качестве основного вяжущего, имеющего органическое происхождение, для приготовления асфальтобетонных смесей используется битум - остаточный продукт от переработки нефти. Встречаются природные месторождения битумов.

В соответствии с ГОСТ 9128-97 при приготовлении асфальтобетонных смесей надлежит использовать битумы марок БНД и БН, изготавливаемые нефтеперерабатывающими заводами (НПЗ) согласно ГОСТ 22245-90.

В последние годы в периодической печати проблема использования в дорожном строительстве отечественных и зарубежных битумов обсуждалась в ряде работ М.М. Гохманом, Т.С. Худяковой и другими специалистами.

Особого внимания заслуживает публикация С.В. Поляковой [44], в которой приведен анализ работы лаборатории ФГУ «Росдорконтроль» по оценке качества битумов, используемых в России. Автор статьи указывает на то, что «битумы марок БН имеют более низкий уровень качества по сравнению с битумами марок БНД и являются более хрупкими, обладают меньшим интервалом пластичности (работоспособностью), характеризуются, как правило, низкими показателями сцепления с поверхностью каменных материалов».

Однако на битумы БН существует другой совершенно противоположный взгляд сотрудника Санкт-Петербургского филиала Союздорнии А.О. Салля и его ученика адъюнкта ВВИСКУ С.Н. Ильина [45].

Именно по предложению А.О. Салля в ГОСТ 9128-97 были включены битумы марок БН. Однако в этом стандарте была допущена другая погрешность, заключающаяся в том, что битумы других марок, в частности, марок БДУ, БДУС и другие, не вошли в него, хотя опыт их применения в корпоративном порядке уже был получен в ЗАО «Лендорстрой-2» при ремонте асфальтобетонного покрытия на Невском проспекте г. Санкт-Петербурга в 1992 г. Однако информация об опыте работы ЗАО «Лендорстрой-2» появилась в печати только спустя 10 лет [3, 46].

К сожалению, в статье С.В. Поляковой о битуме марок БДУ ничего не сказано, зато упоминается битум марки БНН, изготавливаемый на ОАО «Нижнекамский НПЗ» по ТУ 0256-097-00151807-97 «Битумы нефтяные дорожные неокисленные». Результаты испытаний проб этого битума показали низкий уровень качества выпускаемого битума и его несоответствие маркам БНД, а именно: по глубине проникания иглы при 0°С; растяжимости при 0°С; температуре хрупкости.

Другими словами, несоответствие получено по всем показателям, характеризующим их поведение при отрицательных температурах. По мнению специалиста по битумам Т.С. Худяковой, высказанному автору обзорной информации во время совместной работы по ремонту Невского проспекта в г. Санкт-Петербурге (именно по ее рекомендации и при содействии из г. Ухты была получена большая партия битума марки БДУ 70/100, который в то время изготавливался только с указанной глубиной проникания иглы), башкирский битум ожидался с более высокими качественными характеристиками даже по сравнению с ухтинским битумом. Теперь оказалось, что такие надежды не оправдались. С.В. Полякова сделала вывод [44], что «выпускаемые битумы марок БНН могут быть отнесены к битумам более низкого качества (марок БН) по тому же ГОСТ 22245-90». Далее она отмечает, что «в отличие от битумов марок БНН все испытанные пробы европейских битумов по температуре хрупкости соответствуют требованиям этого ГОСТа, предъявляемым к маркам БНД».

Опыт ЗАО «Лендорстрой-2» и других организаций, занимающихся строительством асфальтобетонных покрытий, в частности, в г. Санкт-Петербурге, показал эффективность применения новых битумов марок БДУ производства Ухтинского НПЗ, БДУС производства «Киришинефтеоргсинтез» и битумов импортного производства фирм «Нинас», «Вест», «Эле» и других при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Следует иметь в виду, что в настоящее время в области информации о достижениях отдельных фирм существует завеса секретности, обусловленная конкурентной борьбой за подряды на рынке дорожно-строительных работ.

Каменные материалы. Одним из важнейших путей улучшения качества асфальтобетонных смесей является повышение свойств инертных ее составляющих. В первую очередь это касается каменных материалов - щебня, гравия и песка.

В последнее время при строительстве автомобильных дорог в Северо-Западном регионе России, в частности, в г. Санкт-Петербурге, наметились два направления улучшения свойств асфальтобетона.

Первое направление - применение каменных материалов щелочного (основного) свойства. Это щебень из горных пород габброидного происхождения: габбро-диабазы, габбро-диориты и т.д.

Крупные месторождения этих пород имеются на Карельском перешейке недалеко от г. Санкт-Петербурга. Граниты, как кислые породы, характеризующиеся красным цветом, много лет запрещены к применению для приготовления асфальтобетонных смесей, используемых в покрытиях автомобильных магистралей Северной столицы.

Второе направление - получение щебня кубовидной формы, т.е. щебня, в составе которого количество частиц игольчатой и пластинчатой формы уменьшено по сравнению с традиционными каменными материалами, выпускаемыми по ГОСТ 8267-93. В связи с тем, что отечественная горнорудная промышленность до недавнего времени не была готова к выпуску с карьеров такого щебня, а за рубежом поняли, что без щебня кубовидной формы не создать высококачественных асфальтобетонных смесей, стали выпускать дробильно-сортировочные установки, устанавливаемые непосредственно на АБЗ. С их помощью обеспечивается возможность разделения поступающего материала на «узкие» фракции. Только в этом случае можно получить асфальтобетонную смесь, отвечающую требованиям ГОСТ 9128-97 в части требований к ее зерновому составу. ЗАО «Лендорстрой-2» - одна из первых организаций в России, установившая на своем АБЗ такую дробильно-сортировочную установку немецкой фирмы «Эндерс» [47, 48].

Таким образом, за последнее время были достигнуты определенные успехи в получении высококачественных исходных каменных материалов для приготовления асфальтобетонных смесей по ГОСТ 9128-97.

Что касается песка, который наряду со щебнем является инертной составляющей асфальтобетонных смесей, то его применяют в соответствии с действующим ГОСТ 8736-93.

Минеральный порошок. В 2003 г. был опубликован ГОСТ Р 52129-2003 «Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия». Согласно этому документу, минеральные порошки подразделяются на две марки МП-1 и МП-2.

В 1998 г. вышли новые ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия» и ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний», в которых нашли отражение опыт работы ЗАО «Лендорстрой-2» совместно с Санкт-Петербургским филиалом Союздорнии, являвшимся одним из основных разработчиков указанных документов [46].

7. ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИХ УСТРАНЕНИЮ

В результате эксплуатации асфальтобетонные покрытия подвергаются весьма серьезным внешним воздействиям: силовому воздействию нагрузок от колес автомобилей, атмосферным осадкам в виде дождя и снега, а также температурным изменениям, протекающим во времени, замораживанию и оттаиванию и др.

Поэтому вопросам строительства и ремонта асфальтобетонных покрытий во всем мире уделяется огромное внимание.

Основными причинами, вызывающими поверхностные разрушения асфальтобетонного покрытия, являются:

- недостаточное уплотнение (коэффициент уплотнения ниже нормы по СНиП 3.06.03-85);

- использование некачественных исходных материалов;

- недоброкачественное приготовление асфальтобетонной смеси (плохое перемешивание в смесителе) с последующим проявлением пятен битума, выступающих на поверхности покрытия;

- передозировка битума, вызывающая повышенную жирность асфальтобетонной смеси.

Ремонт асфальтобетонных покрытий, связанный с недостаточным его уплотнением, необходимо выполнять для того, чтобы предохранить асфальтобетонные покрытия от деструкции, обусловленной, в первую очередь, отрывом щебня из его верхней части [49].

Это обусловлено контактным взаимодействием пневматического колеса автомобиля с покрытием, усиливаемым действием шипов на некоторых конструкциях протектора. Другой причиной является недостаточное сцепление агрегатных частиц (щебня, песка) между собой из-за плохого сцепления за счет некачественного асфальтового вяжущего (битум + минеральный порошок).

Чаще всего разрушение асфальтобетона в верхней части покрытия начинается в местах примыкания смежных полос, устраиваемых разными асфальтоукладочными комплексами в сочетании с уплотняющими средствами, движущимися параллельно друг другу с некоторым отставанием по фронту передвижения. В результате чего, вследствие некоторого остывания смеси, уложенной впереди идущим асфальтоукладчиком, образуются продольные швы, а при остановке всего асфальтоукладочного комплекса - поперечные швы и трещины.

Следует отметить, что в технической литературе относительно образования трещин дается неправильное толкование вопроса о причинах их появления. Основная причина заключается не в температурном факторе, а в нарушении технологии работ, вызванной остановкой асфальтоукладчика при выгрузке в него асфальтобетонной смеси из автомобиля-самосвала. Применение машины «SB-2500 Шаттл Багги R» (работающей в режиме челнока) исключает остановки асфальтоукладчика, что обеспечивает его непрерывное движение [2]. Технология правильного строительства асфальтобетонного покрытия подробно изложена в СНиП 3.06.03-85. Если асфальтобетонный слой не был сразу уплотнен до требуемых норм (коэффициент уплотнения в зависимости от вида смеси должен быть не менее 0,99 - 0,98), то для его ремонта можно использовать методы горячей или холодной регенерации.

Улучшение шероховатости покрытия и приведение ее в соответствие с требованиями норм, указанных в предыдущих разделах данной обзорной информации, необходимо в тех случаях, когда коэффициент сцепления оказывается ниже требуемых минимальных значений по ГОСТ Р 50597-93 и СНиП 2.05.02-85.

Это происходит в результате шлифуемости поверхности покрытия из-за низкой прочности щебня: проявления процесса «выпотевания» битума.

Мерами, увеличивающими шероховатость покрытия, являются: механическое придание шероховатости; ремонт поверхности покрытия; намывание эмульсионного бетона; восстановление поверхности покрытия [49].

Проблема колейности дорог (поперечной неровности) стала весьма актуальной для России в конце XX столетия. Решению проблемы предупреждения и ее устранения были посвящены исследования, выполненные в МАДИ-ГТУ, ГП «Росдорнии», ОАО «Гипродорнии» и ряде других организаций [6, 12, 13, 36]. На основании выполненных исследований были разработаны нормативные документы [6, 12, 43].

Следует отметить, что глубокая колейность опасна с точки зрения опрокидывания на бок автомобиля при его перестройке из одного ряда в другой. Если в колее имеется застой воды, то это в еще большей степени усугубляет опасность возникновения аварийной ситуации, так как возможно аквапланирование колес автомобиля, чем затрудняется возможность его торможения со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Для устранения колейности, в особенности чрезмерной, применяются «верхушечное» фрезерование; заполнение колеи эмульсионным бетоном; восстановление поверхности покрытия [49].

Перечисленные технологии подробно описаны в работе [49].*

* Перевод с нидерландского (голландского) языка имеется в ЗАО «Лендорстрой-2» и может быть выслан по заявке (Примеч. авт.).

Образование ребристости (продольной неровности) связано с нарушением продольного профиля и проявляется обычно в местах установки светофоров, на нерегулируемых перекрестках, а также при образовании заторов на автомобильных дорогах.

Современные методы проектирования дорожных одежд недостаточно учитывают этот фактор, вследствие неполной изученности сложного (неосесимметричного) напряженного состояния многослойных систем при горизонтальных нагрузках. В работе автора обзорной информации [50] было получено приближенное решение этой задачи без учета различия в модулях упругости различных слоев дорожной одежды.

Образование ребристости в зарубежной литературе получило название «эффект стиральной доски» [49]. Проведенные в Нидерландах исследования показали, что «эффект стиральной доски» не ограничивается лишь поверхностью покрытия, а распространяется в нижние слои дорожной одежды. Основная причина - недостаточная сдвигоустойчивость асфальтобетонных смесей типов Г и Д при высоких температурах, что явно проявилось в 70 - 80-х годах XX столетия на Невском проспекте в г. Санкт-Петербурге. После чего от использования этих смесей на центральных магистралях города отказались.

Восстановление участка дороги с образовавшейся ребристостью можно обеспечить следующими способами:

- принятием системы мер по организации дорожного движения;

- фрезерованием деформированного асфальтобетона с заменой его более прочным и стабильным во времени материалом (например, полимербетоном);

- фрезерованием асфальтобетона с заменой его армированным или высокопористым асфальтобетоном, пропитанным цементным раствором с добавлением полимера.

Некачественное уплотнение земляного полотна и конструктивных слоев основания, недоуплотнение или неравномерное уплотнение по площади приводят к образованию просадок и трещин в асфальтобетонном покрытии. Причем проявляются: они чаще всего не сразу, а по истечении нескольких лет.

В городских условиях данное положение может усугубляться тем обстоятельством, что под дорожной одеждой очень часто прокладываются всевозможные инженерные коммуникации в специальных траншеях, где возникают трудности с уплотнением так называемых обратных засыпок.

В своей работе специалисты ЗАО «Лендорстрой-2» постоянно сталкиваются с этой проблемой. В частности, при капитальном ремонте Биржевой площади в период подготовки к празднованию 300-летия г. Санкт-Петербурга после оттаивания земляного полотна и конструктивных слоев основания, уложенных зимой 1999 г., в местах прокладки трубопроводов в значительной мере проявилось трещинообразование на основании из тощего бетона (рис. 4). Возник даже вопрос о его замене. Автор обзорной информации выполнил исследования с целью доказать ненужность этого мероприятия. Результаты этих исследований изложены в работе [51].

Рис. 4. Биржевая площадь в г. Санкт-Петербурге:

а - начало капитального ремонта дорожной одежды;
б - завершение работ

Аналогичную проблему строителям и эксплуатационникам приходится решать при реконструкции автомобильных дорог, когда речь идет об изменении геометрических элементов дороги.

8. СПОСОБЫ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Намывание мембран

Для инженеров-дорожников России технология намывания мембран является новой. Она заимствована из зарубежной практики, прежде всего Нидерландов [49].

Под термином «намывание мембран» в Нидерландах понимают нанесение жидких смесей, состоящих из тонкогранулированного минерального материала с битумной эмульсией, на разрушенную асфальтобетонную поверхность в виде небольших трещин и выбоин.

При ремонте одиночных трещин и выбоин используют самую простую технологию намывания мембран. На ремонтируемой поверхности распределяется некоторое количество полураспадающейся битумной эмульсии, рассыпается песок, все это легко перемешивается вручную даже простой шваброй и затем сметается в трещину или выбоину.

Работы завершаются посыпанием песком или мелким щебнем отремонтированного участка для предотвращения прилипания смеси к колесам автомобилей. Окончательное формирование слоя осуществляется в результате движения транспортных средств.

Для ремонта больших площадей асфальтобетонного покрытия по технологии намывания мембран чаще всего используются передвижные установки, специально сконструированные для этих целей.

Эти установки состоят из смонтированного на грузовом автомобиле смесителя непрерывного действия, в который подаются в дозированном количестве песок, мелкий щебень и эмульсия, а также, в случае необходимости, различные добавки, воздействующие на продолжительность процесса распада эмульсии.

Все исходные материалы находятся в специальных контейнерах или цистернах, расположенных на том же автомобиле.

Из смесителя смесь поступает в специальное распределительно-разбрызгивающее устройство, движущееся на колесах или лыжах за грузовым автомобилем.

Распределительно-разбрызгивающее устройство включает данную конструкцию, в которой укреплена регулируемая по высоте резиновая лента для выглаживания уложенного в покрытие материала.

Уплотнения смеси не требуется, формирование защитного слоя осуществляется в результате движения транспортных средств.

При намывании мембран необходимо, чтобы поверхность асфальтобетонного покрытия была чистой и сухой; работы следует производить при температуре воздуха от 5 до 40°С; движение транспортных средств необходимо начинать примерно через 20 мин после намывания мембраны.

Средний расход материалов при намывании мембран составляет от 4 до 6 кг/м2 [49].

Применение эмульсионных бетонных смесей

Эмульсионные бетонные смеси применяются в большинстве случаев при ремонте покрытий, подверженных колееобразованию [49].

Связующим материалом для этого вида бетона является катионоактивная полураспадающаяся битумная эмульсия с содержанием в ней битума 55 - 60%. Необходимое процентное содержание вяжущего зависит от состава используемых строительных материалов. Минеральный материал выбирается исходя из его зернового состава. Максимальный размер зерен определяется в зависимости от требуемой толщины слоя. В случае применения эмульсионных бетонных смесей для уплотнения материала в колее глубиной до 30 мм максимальный размер зерен составляет 8 мм, в отдельных случаях - 11 мм.

Следует отметить, что в работах МАДИ-ГТУ [52] указываются в основном причины колееобразования, но мало внимания уделяется вопросам борьбы с ними.

Эмульсионные бетонные смеси распределяются по ремонтируемой поверхности специальной машиной с разбрызгивателем, имеющим сопла различных размеров, позволяющие заполнять одну или несколько колей. На этой же машине устанавливаются пластины трапецеидальной формы, способствующие лучшему заполнению колеи смесью. Сзади машины находится выглаживающий брус (или балка) с резиновой лентой, обеспечивающей окончательную отделку поверхности.

При работе с эмульсионными бетонными смесями подстилающий слой под покрытием должен быть чистым и сухим. Если эмульсионные бетонные смеси распределяются на цементобетонную, щебеночную или иную поверхность, желательно предварительно на нее нанести адгезионный слой. Работы следует производить при температуре не ниже 5°С. Если в ночные часы возможны заморозки, то эмульсионные бетонные смеси наносить не рекомендуется. Уплотнение слоя осуществляется в результате движения транспортных средств, которое может быть открыто через 30 мин после его укладки. Расход эмульсионных бетонных смесей, содержащих щебень размером зерен до 8 мм, составляет примерно 25 - 30 кг/м2 покрытия [49].

Поверхностная обработка

Этот вид ремонта относится к числу известных и давно применяемых во многих странах, в том числе и в России. По этому методу осуществляется ремонт различных по своей жесткости покрытий: асфальтобетонных и цементобетонных.

Поверхностной обработкой называется равномерное распределение по подлежащей ремонту поверхности некоторого количества органического вяжущего и россыпи по нему слоя прочного минерального материала.

В качестве вяжущего можно использовать катионоактивную битумную эмульсию; дорожный деготь; полимербитум; термореактивные связующие материалы с высоким содержанием эпоксидной смолы.

При выборе материала следует руководствоваться характерными свойствами соответствующего вяжущего по отношению к состоянию и виду дорожного покрытия и метеорологическим условиям, при которых будет производиться обработка поверхности и при которых дорога будет эксплуатироваться.

Необходимо обратить внимание на то, что по мере роста интенсивности движения к вяжущим материалам и качеству выполнения поверхностной обработки должны предъявляться повышенные требования.

Различают несколько способов поверхностной обработки: одиночную, двойную и тройную.

Стоит отметить, что в России из-за низкого качества дорожных битумов, обеспечивающих слабое сцепление между частицами инертного заполнителя, качество самой поверхностной обработки оставляет желать лучшего, по сравнению с тем, что наблюдается в настоящее время в других странах. В странах Западной Европы, благодаря применению улучшенных битумов с добавками полимеров («Карифлекс» и т.п.), качество асфальтобетонных покрытий идеальное [8, 53].

Регенерация асфальтобетонных покрытий

Как известно, слой износа асфальтобетонного покрытия предназначается для того, чтобы путем периодического его восстановления предохранять нижележащие слои от дальнейшего разрушения.

Под восстановлением поверхностного слоя понимают возвращение ему первоначальных свойств, которые должны соответствовать нормам.

Различают горячий и холодный способы регенерации. Подогревание или даже полный разогрев асфальтобетона до его вязкопластического состояния, при котором смесь приобретает первоначальные свойства (подвижность, удобоукладываемость и т.п.), являются неотъемлемыми технологическими операциями [54]. Если раньше эти операции производились на отдельных участках, то теперь в связи с созданием мощных мобильных агрегатов типа Remixer стало возможным восстанавливать асфальтобетонное покрытие на всю ширину проезжей части автомобильной дороги.

В изданиях Информавтодора вопросам горячей регенерации уделялось очень много внимания.

В зарубежной литературе [49] выделяют следующие технологии горячей регенерации:

reshope - термическое восстановление первоначальной формы покрытия;

regrip - термическое восстановление покрытия c добавлением щебня;

repave - термическое восстановление покрытая с добавлением новой асфальтобетонной смеси;

remix - термическое восстановление покрытия c добавлением новой асфальтобетонной смеси и перемешиванием;

remix+ - устройство нижнего слоя покрытия по технологии remix и верхнего слоя покрытия из новой асфальтобетонной смеси.

Регенерацию без разогрева можно производить как в установке, так и на месте. При регенерации холодном способом в установках в старый асфальтобетон вводят те же новые компоненты, что и при регенерации на месте, однако качество перемешивания в этом случае выше [54].

Технология работ по холодной регенерации покрытий подробно изложена в работах [54, 55, 56, 57, 58, 59, 60].

Многие специалисты США и Канады считают, что холодный способ регенерации на месте является самым перспективным и только технологические трудности вынуждают регенерировать старый асфальтобетон на АБЗ, а это неизбежно ведет к удорожанию ремонтных работ [54].

9. МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПРИДАНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЯМ

Ремонтные мероприятия по восстановлению асфальтобетонных покрытий могут быть осуществлены приданием асфальтобетонному покрытию требуемой нормами шероховатости (см. гл. 2).

В зарубежной литературе приведены следующие технологии [49].

Технология Klaruwen

Согласно этой технологии обработка поверхности асфальтобетонного покрытия осуществляется специальными пневматическими молотками. Способ этот механизирован. Машина сконструирована таким образом, что независимо друг от друга подвешенные к ней молотки зигзагообразно обрабатывают поверхность дороги. Молотки внутри втулки могут свободно вращаться около своей оси и отклоняться от нее, благодаря чему достигается интенсивная, но в то же время неагрессивная обработка поверхности асфальтобетонного покрытия. Для снижения пылеобразования на молотки подается вода. После такой обработки поверхность принимает равномерную текстуру.

Технология Het Ermoplane-system

Согласно этой технологии шероховатость покрытия достигается применением шлифовальных кругов, которые при вращении нарезают в дорожном покрытии канавки глубиной около 3 мм с шагом 30 мм. Шлифовальные круги смонтированы на спаренных осях, что позволяет перекрывать образовавшиеся следы. После такой обработки поверхность имеет равномерную, слегка изрезанную канавками текстуру.

Технология Het Kontex-system

Согласно этой технологии механизм придания шероховатости покрытию состоит из ряда круглых полых резцов, расположенных один за другим, так что создается возможность перемещения внахлестку. Вращаясь в горизонтальной плоскости, резцы в то же время смещаются по вертикали, что и обеспечивает равномерное снятие верхнего слоя покрытия на глубину 4 мм. Способ этот очень агрессивен - щебенки легко измельчаются и асфальтобетонный слой разрушается.

Для России, в особенности для г. Санкт-Петербурга, где в последнее время асфальтобетонные покрытия стали устраиваться из весьма прочных горных пород габброидного типа, эта технология представляется весьма перспективной.

Струйная обработка Stolen

Согласно этой технологии шероховатость поверхности асфальтобетонного покрытия достигается за счет его обработки струей крупного песка, который, благодаря своей кинетической энергии, выбивает с поверхности менее прочные частицы, заполняющие пространство между зернами щебня из твердых пород.

Учитывая, что струйная обработка покрытия, как правило, осуществляется вручную, достижение равномерной текстуры во многом определяется квалификацией и добросовестностью работника.

Струйная обработка покрытия сопровождается большим количеством пыли и шума, поэтому работник, осуществляющий этот процесс, должен быть с точки зрения охраны труда соответствующим образом защищен.

Легкое фрезерование Frezen

Для придания асфальтобетонной поверхности необходимой шероховатости применяется способ легкого фрезерования. В этом случае резцы на вращающемся валу устанавливаются таким образом, чтобы они только касались асфальтобетонной поверхности при движении машины. В результате такой обработки получается поверхность с высокой шероховатостью, имеющей неоднородную текстуру, поскольку жестко закрепленный вал машины не может следовать за неровностями в дорожном покрытии.

10. ЛИТЬЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Технологии устройства асфальтобетонных покрытий без их искусственного уплотнения, осуществляемого чаще всего катками, в зарубежной практике часто называются литьевыми. В этом случае уплотнение происходит в основном под действием собственного слоя асфальтобетона. В отдельных случаях могут использоваться легкие ручные катки.

Можно выделить две группы литьевых технологий:

- горячие (с искусственным нагреванием укладываемой массы);

- холодные (без искусственного нагревания материалов и вяжущих).

При первой технологии имеют дело с литым асфальтобетоном, а при второй - с эмульсионным бетоном или эмульсионно-минеральными смесями.

Литой асфальтобетон

Хотя этот вид асфальтобетона известен сравнительно давно, но из-за отсутствия соответствующего оборудования он до недавнего времени в России практически не применялся.

Горячая литьевая технология вновь стала возрождаться в связи с проблемой устройства асфальтобетонных покрытий в междупутье трамвайных путей. На рис. 5 показан заключительный этап устройства асфальтобетонного покрытия в зоне трамвайных путей на Литейном проспекте г. Санкт-Петербурга: катки не могут обеспечить требуемого возвышения выступа рельса над поверхностью покрытия, чтобы колеса трамвая перемещались только по рельсу. Эти работы велись осенью 1997 г. СУ-6 ЗАО «Лендорстрой-2». На следующий год на данном участке был уложен слой литого асфальтобетона.

Рис. 5. Заключительный этап устройства асфальтобетонного покрытия в зоне трамвайных путей на Литейном проспекте г. Санкт-Петербурга

В настоящее время эта технология считается вполне освоенной. Инициаторами ее возрождения явились дорожники г. Москвы [61, 62]. В 1989 г. введены в действие ТУ 400-24-158-89 «Смеси литые асфальтобетонные и литой асфальтобетон» [63].

Недостатком литого асфальтобетона является сравнительно быстрая потеря им требуемой шероховатости. Так, на рис. 6 показан участок Старопетергофского проспекта г. Санкт-Петербурга с трамвайными путями, где был уложен литой асфальтобетон. Потеря шероховатости здесь произошла спустя 3 года с момента окончания капитального ремонта этой важной магистрали, которая переходит затем в Петергофское шоссе, ведущее к правительственной резиденции - Константиновскому Дворцу.

Рис. 6. Снижение шероховатости асфальтобетонного покрытия, отремонтированного литым асфальтобетоном через 3 года после эксплуатации (2004 г.)

Другим недостатком литого асфальтобетона является то, что при проведении мероприятий по повышению шероховатости покрытий, щебень, распределенный по уложенному литому асфальтобетонному слою, втапливается не весь в результате движения транспортных средств. Оставшийся на покрытии щебень, попадая под колеса автомобилей, может отлететь в ветровые стекла со всеми вытекающими отсюда последствиями. Потом этот оставшийся щебень приходится удалять с проезжей части, как правило, вручную.

Таким образом, литой асфальтобетон в настоящее время имеет определенное место для применения - это стесненные условия (трамвайные пути, железнодорожные переезды, тоннельные переходы и т. д.).

Литые эмульсионно-минеральные смеси типа «Сларри Сил»

Устройство слоев износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа «Сларри Сил» получило широкое распространение за рубежом, а в последнее время начинает успешно применяться на дорогах России при проведении ремонтных работ. Эта технология известна за рубежом под названием Slurry Seal, DSK, Micro-Surfacing и др. [64].

По мнению автора обзорной информации, технология устройства слоев износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа «Сларри Сил» есть ничто иное, как одна из разновидностей технологий, связанных с применением эмульсионных бетонных смесей, рассмотренных в главе 8.

Большая работа по внедрению этой технологии была проведена в ОАО «Воронежавтодор» под руководством В.И. Алферова и при участии Н.И. Панвина и В.П. Подольского (Воронежский ГАСУ). На основании этих исследований и опытно-производственного строительства были разработаны методические рекомендации [65].

Одной из последних работ по рассматриваемой проблеме является статья сотрудников Союздорнии Э.М. Рвачевой и Б.С. Марышева [64].

Сущность этой технологии заключается в следующем. На поверхность ремонтируемого асфальтобетонного покрытия без последующего уплотнения распределяют литую эмульсионно-минеральную смесь толщиной слоя от 5 до 15 мм. Преимущество этой технологии заключается в том, что она дает возможность получать при больших значениях плотности и износостойкости устраиваемых слоев сравнительно высокую степень шероховатости поверхности, чего не наблюдается при устройстве слоев из горячих литых асфальтобетонных смесей [64].

Это очень важно для обеспечения безопасности движения автомобилей, особенно в городах, где она за последние несколько лет возросла в несколько раз. Требования к зерновому составу смесей типа «Сларри Сил» достаточно высоки и приближаются к требованиям для плотных асфальтобетонных смесей [64]. При приготовлении смесей типа «Сларри Сил» рекомендовано применять катионоактивные эмульсии, которые обеспечивают лучшую прилипаемость смеси к ремонтируемому покрытию. Эмульсии содержат повышенное количество вяжущего (15 - 20%), что обеспечивает создание сплошной среды, в которой зерна минерального материала находятся во взвешенном состоянии, в результате чего возможен розлив смеси.

Для приготовления и распределения литых эмульсионно-минеральных смесей типа «Сларри Сил» используются специально созданные машины и оборудование [64].

11. ПРИМЕР ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОПЫТА РЕМОНТА ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ С УСТРОЙСТВОМ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

В качестве иллюстрации рассмотренных в данной обзорной информации различных технологий ремонта асфальтобетонных покрытий следует осветить опыт капитального ремонта дорожной одежды, выполненный в 1997 - 1998 гг. в г. Санкт-Петербурге на одной из его главных магистралей - Литейном проспекте. Автор обзора принимал непосредственное участие как главный технолог ЗАО «Лендорстрой-2», выполнявшего основные дорожно-ремонтные работы в качестве субподрядной организации. Генеральным подрядчиком было ОАО «Генеральная строительная корпорация», реконструировавшее трамвайные пути по новой технологии, которая получила наименование «бесшпальная».

В связи с тем, что Литейный проспект не ремонтировался очень давно, а инженерные сети нуждались в замене, было принято решение о реализации на практике пилотного проекта замены шпального основания под рельсы для трамвая на сплошную железобетонную плиту, которая свойственна дорожному и аэродромному строительству. Необходимость перехода на более прочное основание обусловливается сложными гидрогеологическими условиями расположения г, Санкт-Петербурга, воздвигнутого на месте болот. Указанная технология получила наименование «немецкая».

Проектом предусматривалась полная замена конструкции дорожной одежды до уровня земляного полотна с последующим устройством слоев из песка, щебня, цементобетонной и асфальтобетонной смесей.

Было принято решение об устройстве основания дорожной одежды из тощего бетона марки 100 на всю ширину проезжей части под будущее асфальтобетонное покрытие, а по оси проезжей части - двух полос из монолитного железобетона общей шириной 660 см под трамвайный путь (рис. 7).

Рис. 7. Основание из бетона по всей ширине проезжей части Литейного проспекта г. Санкт-Петербурга

Железобетонное основание из бетона марки 300 под трамвайный путь устраивалось по щебеночному основанию, поверх которого укладывали выравнивающий слой толщиной 5 см из цементопесчаной смеси с последующей укладкой арматурных каркасов (рис. 8).

Рис. 8. Устройство выравнивающего слоя из цементопесчаной смеси с последующей укладкой арматурных каркасов

С помощью асфальтоукладчика со скользящими формами модели SP 500 фирмы Wirtgen арматурный каркас заполняли цементобетонной смесью на ширину 330 см (рис. 9).

Для создания в полученных железобетонных плитах швов расширения арматурные каркасы раскладывали с зазором. Расстояние между швами 5 м, соединение плит штыревое. Толщина полученной железобетонной плиты из бетона марки 300 составила 30 см.

Сверху на железобетонную плиту укладывались рельсы с зазором между плитой и подошвой рельса, которые специальным образом крепились к плите. В зазор и с обеих боковых сторон рельса вставлялись резиновые прокладки для гашения вибрации и снижения уровня шума от движущихся трамваев.

Рис. 9. Заполнение арматурного каркаса цементобетонной смесью, ее уплотнение и отделка при помощи асфальтоукладчика модели SP 500 фирмы Wirtgea

Затем с каждой стороны рельса выставлялась опалубка, в образовавшееся пространство между рельсом и опалубкой заливалась резинобитумная мастика, изготовленная по немецкой технологии в специальной установке (рис. 10).

Рис. 10. Установка для приготовления резинобитумной мастики и ее заливки в опалубку

Для надежного сцепления асфальтобетонного покрытия с цементобетонным основанием в зоне трамвайных путей использовался геотекстильный материал «Хателит» [66]. Фрагмент такого сопряжения показан на рис. 11.

Рис. 11. Фрагмент сопряжения асфальтобетонного покрытия с цементобетонным основанием с использованием геотекстильного материала «Хателит»

Особенность материала «Хателит» заключается в том, что при распределении по нему горячей асфальтобетонной смеси он легко расплавляется, в результате чего обеспечивается надежная связь сопрягаемых слоев.

В междупутье трамвайных путей укладывали цементобетонную смесь, которую уплотняли ручными вибраторами, затем слой асфальтобетонной смеси по ГОСТ 9128-97, а верхний слой покрытия устраивали из литой асфальтобетонной смеси согласно ТУ 400-24-158-89.

Конструкция покрытия проезжей части Литейного проспекта вне зоны трамвайных путей состояла из 3-слойного асфальтобетона согласно ГОСТ 9128-97.

Положительный опыт, полученный от данного пилотного проекта, позволил руководству г. Санкт-Петербурга принять решение о повсеместном переходе на «бесшпальную» технологию устройства трамвайных путей. Проектный и гарантийный сроки службы такой конструкции составляют 50 лет, что в 2 раза выше, чем срок службы конструкции с железобетонными шпалами и в 2,5 раза - с деревянными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В обзорной информации рассмотрены как известные, так и появившиеся в последнее время технологии ремонта асфальтобетонных покрытий, применяемые в России и за рубежом.

Сделана попытка теоретического осмысления ремонтных мероприятий как способа возвращения ранее построенного покрытия, да и всей дорожной одежды в целом, к исходному или близкому к нему состоянию по таким основным показателям, как прочность, ровность и шероховатость.

Сделана попытка с указанных выше позиций оценить опубликованные работы, разрозненные по различным источникам, число которых достигает несколько десятков только в виде журналов и газет.

С позиций механики сплошных сред (теория упругости) проанализированы теоретические подходы и методики расчета нежестких дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями. Дано обоснование схемы в виде осесимметричной задачи теории упругости, решаемой с помощью метода интегральных преобразований Фурье-Бесселя.

В качестве иллюстрации комплексного подхода к решению проблемы ремонта асфальтобетонных покрытий приведен пример выполнения ремонтных работ на одном из объектов в г. Санкт-Петербурге - Литейном проспекте в стесненных условиях городской застройки. Подтверждена необходимость в разработке строительных норм и правил на ремонтные работы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ушаков В.В. Перспективы и эффективность применения цементобетона в дорожном строительстве // Наука и техника в дор. отрасли. - 2002. - № 4.

2. Железников М.А. Новая технология устройства асфальтобетонных покрытий // Автомоб. дороги: Информ. сб. / Информавтодор. - М., 1999. - Вып. 6.

3. Железников М.А. Дорожный битум с улучшенными свойствами // Наука и техника в дор. отрасли. - 2002. - № 3.

4. ГОСТ Р 50597-93. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения. - Введ. 01.07.97 впервые. - М.: Изд-во стандартов, 1993.

5. СНиП 2.07.01-89*. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений / Госстрой России. - Взамен СНиП II-60-75; Введ. 01.01.90. - М.: ГУП ЦПП, 1994.

6. Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог: ОДН 218.0.006-2002 / Минтранс РФ, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). - М.: ГП «Информавтодор», 2002.

7. Анализ норм проектирования полотна автомобильных дорог зарубежных стран на примере последних норм и правил Федеративной Республики Германии / Гос. служба дор. хоз-ва Минтранса РФ. - М: ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР», 2003.

8. Железников М.А. В стране мостов и акведуков // Автомоб. дороги. - 1997. - № 9.

9. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы: ГЭСН-2001: Автомоб. дороги. Сб. 27 / Госстрой России. - М., 2001.

10. Территориальные единичные расценки на строительные работы: ТЕР-2001 СПб: Автомоб. дороги. Сб. 27 / Администрация Санкт-Петербурга. - С.-Петербург, 2001.

11. Ушаков В.В. Ремонт цементобетонных покрытий автомобильных дорог. - М., 2002. - (Автомоб. дороги: Обзорн. информ. / Информавтодор; Вып. 6).

12. Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежестких дорожных одеждах: ОДМД / Минтранс РФ, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). - М., 2002.

13. Коровин Ю., Быстров Н. Колея // Автомоб. дороги. - 2003. - № 4.

14. Михайлов В.В. и др. Нежесткие дорожные одежды. - В кн.: Доклады от СССР XIII Междунар. дор. конгрессу (г, Токио, 1967). - М.: Транспорт, 1967.

15. ГОСТ 30413-96. Дороги автомобильные. Методы определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием. - Введ. 01.07.97 впервые. - М.: ГУП ЦПП, 1997.

16. ГОСТ 30412-96. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерения неровностей оснований и покрытий. - Введ. 01.01.97 впервые. - М.: ГУП ЦПП, 1996.

17. Смирнов А.В. Мировой дорожный конгресс // Автомоб. дороги. - 2004. - № 1.

18. The AASHO Road Test: Pavement research: Report 5. -Washington, 1962.

19. Оценка прочности нежестких дорожных одежд: ОДН 218.1.052-2002 / Минтранс РФ, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). - М.: ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР», 2003.

20. ГОСТ 31015-2002. Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. - Введ. 01.05.2003 впервые. - М.,:ГТП ЦПП, 2003.

21. Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочник инж.-дорожника / А.П. Васильев, В.И. Баловнев, М.Б. Корсунский и др.; Под ред. А.П. Васильева. - М.: Транспорт, 1989.

22. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. - М.: Наука, 1975.

23. Снеддон И. Преобразования Фурье. - М.: Иностр. лит., 1955.

24. Шехтер О.Я. Расчет бесконечной плиты, лежащей на упругом основании, конечной и бесконечной мощности и нагруженной сосредоточенной силой. - М.: Госстройиздат, 1939. - (Сб. тр. / НИИ Фундаментостроения).

25. Biot M. Bending of Infinite Beamon Elastic Foundation // Journal of Applied Mechonics. - 1937. - Vol. 4. - № 11.

26. Горбунов-Посадов M.M., Маликова Т.А. Расчет конструкций на упругом основании. - М.: Стройиздат, 1973.

27. Железников М.А. Методы расчета конструкций жестких дорожных одежд под колесные и гусеничные нагрузки. - М., 1994. - (Автомоб. дороги: Обзорн. информ. / Информавтодор; Вып. 1).

28. Burmister D.M. The theory of stresses and displacement in layered systems and applications to the design of airport runways // Proc. Highway Res. Board. - Washington, 1943.

29. Burmister D.M. The general theory of stresses and displacement in layered systems // Journal of Applied Physics. - 1945. - Vol. 16, febr., march, may.

30. Раппопорт P.M. Задача Буссинеска для слоистого полупространства. - Л., 1948. - (Сб. тр. / Ленингр. Политехн. ин-т; № 35).

31. Коган Б.И. Напряжения и деформации многослойных покрытий. - Харьков: Изд-во Харьк. гос. ун-та, 1953. - (Тр. / ХАДИ; Вып. 14).

32. Коган Б.И. Осесимметрическая задача теории упругости для многослойного полупространства // Механика и машиностроение. - 1958. - № 6.

33. Fox L. Computation of traffic stresses in a simple road structure. Departament of scientific and Industrial Research // Road. Res. Techic: Paper, № 9. - London, 1948.

34. Wilson G., Williams G. Pavement bearing capacity computed by theory of layered systems // Proc. ASCE. - New York, 1950. - Vol. 76. -№ 16.

35. Слободчиков Ю.В. Обоснование оценочных показателей выбора ремонтной стратегии автомобильных дорог с дорожными одеждами нежесткого типа в изменяющихся условиях эксплуатации. - М.: Информавтодор, 1994.

36. Слободчиков Ю.В. Проектирование ремонтных и ремонтно-восстановительных работ на автомобильных дорогах с использованием ЭВМ. - М.: Информавтодор, 1999.

37. Владимир Путин: Неразвитая дорожная инфраструктура - тормоз экономики (Из послания Президента России Федеральному Собранию) // Автомоб. дороги. - 2004. - № 7.

38. Маликов О. Высокое предназначение // Автомоб. дороги. - 2004. - № 7.

39. Руководство по прогнозированию интенсивности движения на автомобильных дорогах: ОДН / Минтранс РФ, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). - М.: ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР», 2003.

40. Цышук В., Орлов А. Программа проектирования ремонта дорог // Автомоб. дороги. - 2003. - № 8.

41. Илиополов С.К., Углов Е.В. Новые технологии в выборе стратегии ремонта и конструирования дорожных одежд методами математического моделирования на основе динамического мониторинга их состояния // Дороги России XXI века. - 2003. - № 8.

42. Илиополов С.К., Шамраев Л.Г., Щеглов А.Г. Планирование ремонтных работ на основе автоматизированного построения цифровой модели дорожных одежд // Дороги России XXI века. - 2003. - № 8.

43. Классификация работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования / Минтранс РФ, Гос. служба дор. хоз-ва. - М., 2002.

44. Полякова С.В. Результаты контроля качества органических вяжущих материалов, полученные ФГУ «Росдорконтроль» // Новости в дор. деле: Науч.-техн. информ. сб. / ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР». - М., 2004. - Вып. 2.

45. Салль А.О., Ильин С.Н. Покрытия из высокоплотного асфальтобетона // Наука и техника в дор. отрасли. - 2002. - № 1.

46. Железников М.А. Новый ГОСТ на асфальтобетонные смеси и асфальтобетон // Автомоб. дороги. - 1999. - № 6.

47. Железников М.А. Менталитет, или Уроки русского языка // Автомоб. дороги. - 1998. - № 8.

48. Железников М.А. Теорема родилась на берегах Невы? // Автомоб. дороги. - 2003. - № 5.

49. Asfalt Onderfaoudsteclmieken / Werken in Asfalt. - Breukelen, Nederland: Werken in Asfalt, 1991. - Uitgave nr. 14.

50. Железников М.А. Действие горизонтальных сил на основания сооружений // Изв. вузов: Стр-во. - 1964. - № 10.

51. Железников М.А. Производственный опыт определения несущей способности (жесткости) конструкций дорожных одежд с цементобетонными основаниями из низкомарочных бетонов путем измерения упругих прогибов // Автомоб. дороги: Информ. сб. / Информавтодор. - М., 1999. - Вып. 11.

52. Горелышева Л.А. Битумные эмульсии в дорожном строительстве. - М., 2003. - (Автомоб. дороги и мосты: Обзорн. информ. / ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР»; Вып. 7).

53. Железников М.А. Дренирующий асфальтобетон на автомагистралях Западной Европы // Автомоб. дороги: Информ. Сб. / Информавтодор. - М., 1999. - Вып. 5.

54. Бахрах Г.С., Горлина Г.С., Эрастов А.Я. Регенерация асфальтобетонных слоев дорожных одежд. - М., 1981. - (Стр-во и эксплуатация автомоб. дорог: Обзорн. информ. / ЦБНТИ Минавтодора РСФСР; Вып. 6).

55. Бахрах Г.С. Холодная регенерация дорожных одежд нежесткого типа. - М., 1999. - (Автомоб. дороги: Обзорн. информ. / Информавтодор; Вып. 6).

56. Регенерация асфальтобетонных покрытий: Тем. Подборка / ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР». - М., 2003.

57. Методические рекомендации по восстановлению асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог способами холодной регенерации / Минтранс РФ, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). - М., 2002.

58. Костельов М.П. Технология холодного ресайклинга способна быстрее, дешевле и больше ремонтировать покрытий на дорогах России. - В кн.: Дор. техника и технология: Каталог-справочник. - С.-Петербург: Изд. дом «Славутич», 2004.

59. Бахрах Г.С. Регенерация покрытий и дорожных одежд нежесткого типа // Наука и техника в дор. отрасли. - 1998. - № 3.

60. Бахрах Г.С. Свойства асфальтогранулобетона (АГБ) - продукта холодной регенерации дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием // Автомоб. дороги: Науч.-техн. информ. сб. / Информавтодор. - М., 1999. - Вып. 12.

61. Завгородний В. Литые асфальтобетоны - технология будущего // Автомоб. дороги. - 2002. - № 3.

62. Ищенко И.С., Калашникова Т.Н., Семенов Д.А. Технология устройства и ремонта асфальтобетонных покрытий: Учеб. пособие. - М.: Изд-во «АИР APT», 2001.

63. ТУ 400-24-15-8-89. Смеси литые асфальтобетонные и литой асфальтобетон. - Введ. 03.02.89. - М., 1989.

64. Рвачева Э.М., Марышев Б.С. Материалы, технология и машины для устройства тонкослойных покрытий // Строит, техника и технологии. - 2003. - № 4.

65. Методические рекомендации по устройству защитного слоя износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа «Сларри Сил» / Минтранс РФ, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). - М., 2001.

66. Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог: ОДМД / Минтранс РФ, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). - М., 2003.