Дорожные одежды и инженерное обустройство дорог

Дорожная одежда – это многослойная конструкция, которая состоит из материалов разной прочности, уложенная на тщательно спланированные и уплотнённые верхние слои земляного полотна и предназначенная для восприятия нагрузок от транспорта. Это наиболее дорогой и ответственный элемент автомобильной дороги. Его стоимость составляет 70 – 75 % от общей стоимости строительства автомобильной дороги [9].

Дорожная одежда должна быть прочной, отвечать расчетным нагрузкам, обеспечивать непрерывное, безопасное движение автомобилей.

Дорожная одежда состоит из следующих конструктивных слоев: покрытие; основание; дополнительные слои основания.

Покрытие – верхняя часть одежды, которая воспринимает вертикальные и горизонтальные нагрузки от колес автомобилей. Слои покрытия распределяют и передают нагрузку на нижележащее основание. Для них используют более прочные и дорогие материалы. Состояние покрытия характеризуется ровностью и шероховатостью.

Основание – несущая прочная часть дорожной одежды, которая вместе с покрытием перераспределяет и уменьшает нагрузку на нижележащие слои. Основание может состоять из одного или нескольких слоёв.

Дополнительные слои основания используют в качестве дренирующих, морозозащитных или прерывающих капиллярный подъем грунтовых вод.

Подстилающий слой – это тщательно уплотнённый верхний слой земляного полотна, на который укладывают слои дорожной одежды. Прочность дорожной одежды обеспечивается устройством однородного, хорошо уплотнённого грунта земляного полотна и водоотвода.

В поперечном разрезе дорожная одежда может устраиваться на земляном полотне корытного и полукорытного типа с присыпными обочинами.

В зависимости от транспортно-эксплуатационных требований и категории дороги, дорожные одежды классифицируют по типам:

1) капитальный – с покрытием из асфальтобетона и цементобетона для дорог І, ІІ, ІІІ технических категорий;

2) облегченный – с покрытием из асфальтобетона, каменных материалов и промышленных отходов, укрепленных вяжущими для дорог ІІІ и ІV технических категорий;

3) переходный – с покрытием из каменных материалов или грунтов, укрепленных вяжущими, каменных материалов, уложенных способом расклинки для дорог V технической категории.

Укрепленными грунтами называют подобранную смесь грунта с органическими или минеральными вяжущими.

Дорожные одежды в зависимости от механических свойств разделяют на жесткие и нежесткие.

Жесткая дорожная одежда имеет один или несколько слоёв, которые хорошо сопротивляются изгибу и имеют стабильные модули упругости.

Нежесткая дорожная одежда – имеет не высокое сопротивление изгибу, а модули упругости зависят от температуры и влажности.

Покрытия с жесткой дорожной одеждой устраивают из цементного бетона. Цементобетон – это рационально подобранный материал, полученный в результате перемешивания, укладки, уплотнения и последующего твердения смеси из щебня, песка, неорганического вяжущего (цемента), воды и добавок.

Кстати, впервые портландцемент был запатентован в 1823 году Эспдином в Великобритании.

Покрытия из нежестких дорожных одежд часто устраивают из асфальтобетона, каменных материалов или грунтов, обработанных органическими вяжущими.

Асфальтобетоном называется уложенный на слой основания и уплотнённый материал из смеси щебня, песка, минерального порошка и битума при заданной температуре.

Материалы дорожной одежды воспринимают растягивающие напряжения и накапливают пластические деформации от колес автомобилей, распределяют и передают давление от транспортных средств на грунт земляного полотна (рис. 4.1).

Рисунок 4.1 – Схема распределения нагрузки в конструктивных слоях дорожной одежды

Напряжения, которые возникают в слоях дорожной одежды при движении автомобилей, постепенно затухают. Это позволяет проектировать дорожную одежду многослойной, используя материалы разной прочности.

Конструирование дорожной одежды заключается в выборе типа покрытия, материалов для устройства его слоев и расположения их в такой последовательности, чтобы более прочные материалы воспринимали большую нагрузку.

3. Конструкции дорожных одежд

Конструкцию дорожной одежды и материалы покрытия необходимо назначать исходя из транспортно-эксплуатационных требований, интенсивности движения и состава автотранспортных средств в потоке, климатических грунтово-геологических условий, санитарно-гигиенических требований, требований безопасности и комфортности движения, обеспеченности местными строительными материалами.

Дорожная одежда состоит из одного или нескольких слоёв. При наличии нескольких слоёв дорожная одежда включает покрытие, основание и, при необходимости, дополнительные слои основания (рис. 4.2) [9].

Рисунок 4.2 – Пример конструкции дорожной одежды: 1, 2 – слои покрытия; 3 – слой основания; 4 – дополнительный слой основания; 5 – грунт земляного полотна

Покрытие должно быть стабильно прочным, ровным, шероховатым, сопротивляться накоплению пластических деформаций летом, сохранять целостность при прогибе весной и осенью, а также при растяжении от охлаждения в зимний период. Для длительного сохранения шероховатости материал покрытия должен быть устойчивым к истиранию. На поверхности покрытия при необходимости может устраиваться поверхностная обработка или тонкослойное покрытие разного назначения для повышения шероховатости, защитных, выравнивающих и других функций.

Основание должно обеспечивать уменьшение прогиба покрытия от действия внешней нагрузки, а также иметь достаточную жесткость, чтобы уменьшать напряжение в дополнительном основании и в грунте земляного полотна до допустимых значений. Основание следует проектировать из одного или нескольких слоёв.

Дополнительное основание должно способствовать уменьшению прогиба и напряжений от транспортных средств в покрытии, основании и земляном полотне.

Один слой дополнительного основания может выполнять несколько функций: дренирующую, морозозащитную, капилляропрерывающую.

Общая толщина дорожной одежды и толщина отдельных слоев должны обеспечивать прочность и морозоустойчивость всей конструкции.

3. Использование местных материалов

и отходов промышленности

При строительстве автомобильных дорог широко используются природные местные строительные материалы и искусственные (отходы промышленного производства). К природным местным строительным материалам относятся: песок, щебень, гравий, бутовый камень и другие материалы. Запасы такого рода материалов относят к категории нерудного минерального сырья. Их классифицируют по степени разведки, изученности, качеству и условиям разработки.

Наличие местных строительных материалов определяется на стадии проведения инженерных изысканий в районе будущего строительства.

Поиски строительных материалов ведутся на основе геологических карт и разрезов, а затем с помощью системы маршрутов, которые покрывают отдельные площади. В процессе поисковых работ устанавливается качество строительных материалов, запасы, условия залегания и разработки, объем вскрышных работ, глубина залегания. Разработка такого рода материалов чаще всего ведется открытым способом. Важной составляющей является подсчет запасов материалов.

Для устройства земляного полотна целесообразно использовать местные грунты.

Значительные экономические преимущества имеет использование местных отходов промышленности. В конструктивных слоях дорожной одежды используют отходы: металлургического производства, производства строительных материалов, отходов ТЕС и ТЭЦ, добычи угля и отходов нефтеперерабатывающей отрасли [9].

4. Инженерное обустройство дорог

При проектировании автомобильных дорог необходимо предусматривать мероприятия по повышению безопасности движения транспортных средств, пешеходов, повышению комфорта водителей и пассажиров, улучшению экологического состояния прилегающих территорий.

Инженерное обустройство – это комплекс средств, которые обеспечивают организацию и безопасность движения. Этот комплекс включает дорожные знаки, разметку проезжей части, указатели направлений движения, ограждения, направляющие столбики [9].

Дорожные знаки размещают в местах, где они привлекают к себе внимание водителя. Для того, чтобы знаки было хорошо видны ночью, их обеспечивают светоотражающими элементами.

Количество установленных знаков должно быть минимальным.

Для обеспечения безопасности движения устраивают ограждения. Они должны иметь достаточную прочность для того, чтобы удержать автомобиль, не ограничивать видимость, отвечать требованиям технической эстетики, предотвращать возможность столкновения автомобилей с торцевыми частями опор, привлекать к себе внимание водителя и предупреждать его об опасном месте, не усложнять работу по ремонту и содержанию дороги.

Направляющие столбики предназначены для ориентирования водителя в направлении дороги ночью. Конструкция столбиков должна быть такой, чтобы не наносить повреждений автомобилю при наезде на них.

Разметка проезжей части должна ориентировать водителя в выборе траектории движения и обязательно отвечать требованиям установленных дорожных знаков.

В данном модуле рассмотрены особенности конструирования дорожных одежд, возможности использования местных материалов и промышленных отходов, уделено внимание вопросам обустройства дорог.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое дорожная одежда?

2. Из каких конструктивных слоев состоит дорожная одежда?

3. Какие требования предъявляют к покрытию дорожной одежды?

4. Как классифицируют дорожные одежды по типам?

Вам также может быть полезна лекция "8 Требования и правила питания. Влияние ожирения на здоровье. Принципы поддержания оптимального веса тела".

5. Что такое жесткие дорожные одежды?

6. Какие особенности нежестких дорожных одежд Вам известны?

7. Какие требования предъявляют к материалам в конструктивных слоях дорожной одежды?

8. Что входит в комплекс инженерного обустройства дорог?

9. Какие особенности размещения дорожных знаков по их назначению?

10. Какие требования предъявляются к ограждающим конструкциям?