Перестройка дорожных одежд при реконструкции автомобильных дорог: влияние одностороннего и симметричного уширения проезжей части

Перестройка дорожных одежд при реконструкции автомобильных дорог: влияние одностороннего и симметричного уширения проезжей части

Одной из главных задач при реконструкции автомобильных дорог является повышение обеспеченной дорогой скорости, пропускной способности и безопасности движения.

Наиболее распространенной мерой решения этих задач служит увеличение ширины укрепленной поверхности дороги, которое может быть достигнуто различными способами:

• уширением проезжей части, то есть дорожной одежды,
• устройством укрепленных краевых полос,
• укреплением обочин,
• комбинацией из двух или трех перечисленных способов.

Наибольшее значение имеет ширина основной поверхности, в состав которой входит ширина проезжей части и краевых укрепленных полос.

Для повышения скорости и безопасности движения устройство краевых укрепленных полос и обочин соизмеримо с увеличением ширины проезжей части, хотя конструкция дорожных одежд на краевой полосе и на обочине может существенно отличаться по толщине от конструкции дорожной одежды на проезжей части. Поэтому при назначении величины и способа уширения укрепленной поверхности необходимо рассматривать и сравнивать экономически все возможные варианты решения этой задачи с учетом технологических особенностей выполнения работ при различных конструктивных решениях.

Установлено, что необходимая для обеспечения удобного и безопасного движения ширина укрепленной поверхности двухполосных дорог с интенсивным движением составляет 8,5-9,0 м. Это требование соблюдено на дорогах с шириной проезжей части 7-7,5 м и шириной краевых полос 0,5-0,75 м, укрепленных каменными материалами, обработанными органическими или минеральными вяжущими. Однако на многих существующих дорогах ширина укрепленной поверхности не отвечает требованиям СНиП. На этих дорогах в процессе частичной или полной реконструкции в первую очередь производится уширение проезжей части или устройство краевых укрепленных полос с укреплением обочин. Требуемая величина уширения в соответствии со СНиП 2.05.02 -85 зависит от категории реконструируемой дороги (табл. 4). Необходимые величины уширений проезжей части могут составлять 0,5-1,5 м, а с учетом ширины краевых полос 2,5 м.

Следует также учитывать, что в соответствии со СНиП 2.05.02 -85 в ряде случаев на обочинах должно быть предусмотрено устройство твердых покрытий (остановочных полос) на ширину 2,5 м. В этом случае необходимое уширение проезжей части будет существенно превышать величины, приведенные в табл. 4

Способ уширения проезжей части обычно определяется способом уширения земляного полотна. Кроме того, способ уширения дорожной одежды зависит также от того, необходимо ли провести одновременно усиление дорожной одежды. В связи с этим возможны следующие варианты:

1. Одностороннее несимметричное уширение дорожной одежды, что вызывает необходимость устройства выравнивающего слоя и новой дорожной одежды на всю ширину уширения проезжей части.

При необходимости уширения дорожной одежды на величину более 2,0 м в сторону обочины, имеющей ширину 2,5 м, срезают все земляное полотно с уширяемой стороны (рис. 11, а). Сначала срезают и удаляют в сторону дерновый покров, затем остальную часть земляного полотна, используя грунт на уширение земляного полотна ниже дорожной одежды. После уширения и укатки земляного полотна до нижней поверхности дополнительного слоя основания отсыпают материал для уширения этого слоя. Затем отсыпают грунт слоями до поверхности дополнительного слоя основания для образования уширяемой части земляного полотна и укатывают.

Технологический процесс устройства дорожной одежды на полосах уширения во всех случаях включает обрезку кромки покрытия с помощью дисковых пил, навешиваемых на трактор.

По поверхности уширенного дополнительного слоя основания отсыпают и укатывают материал для уширения основания и вровень с ним отсыпают и укатывают грунт земляного полотна в пределах обочины. После этого устраивают уширение покрытия — укладывают выравнивающий слой и поверх него новый верхний слой покрытия на всю ширину проезжей части. После окончания работ по устройству покрытия укрепляют обочины, укладывая на них, если это предусмотрено проектом, покрытие более облегченное, чем на проезжей части, и окончательно отделывают земляное полотно, укладывая на откосы ранее снятый дерн.

При уширении проезжей части на меньшую ширину (до 1,0-1,5 м) сохраняют старое земляное полотно, послойно его уширяя. Уширение дорожной одежды устраивают в траншее, прорываемой вдоль старой дорожной одежды (рис. 11,

2. Двухстороннее уширение проезжей части, которое также может быть осуществлено двумя способами:

• уширение только основания и перекрытие полос уширения и старого покрытия новым покрытием, то есть усиление старого покрытия на уширенном с двух сторон земляном полотне (рис. 12, а);
• уширение достаточной по прочности старой дорожной одежды только на величину полос уширения, то есть с каждой стороны на 0,25-0,75 м (рис. 12, б).

При двухстороннем уширении дорог без разделительной полосы (ниже I категории) ось проезжей части после реконструкции совпадает с осью проезжей части до реконструкции. В этом случае поперечный профиль проезжей части обычно сохраняется, но ширина полосы уширения большей частью невелика. Так, например, при реконструкции дороги III категории, имеющей проезжую часть 7,0 м (без краевой полосы), чтобы получить проезжую часть дороги II категории с краевой полосой (ширина укрепленной поверхности 9,0 м), достаточно устроить уширение с каждой стороны по 1,0 м. А если дороги III категории имеют краевую полосу, то ширина полосы уширения уменьшается до 0,5 м.

Уширение проезжей части на 0,25 м наиболее сложно, так как подготовка узкого ровика и уплотнение основания механизированным способом затруднительны. Поэтому таких уширений стараются избегать. За рубежом небольшие уширения проезжей части делают в виде полос из двух рядов брусчатки или нескольких рядов мозаиковой шашки. Брусчатку или шашку ставят на песке, щебеночном или гравийном материале.

Технология работ по устройству на полосе уширения дорожного основания и покрытия по существу не отличается от работ, проводимых по устройству новой дорожной одежды. Они лишь усложняются тем, что выполнять их необходимо в узком котловане — траншее. Ширина существующих строительных дорожных машин превосходит уширяемую полосу. В связи с этим необходимо применять специальные машины или использовать навесное оборудование.

При отрывке глубоких траншей в зависимости от их ширины применяют скребковые и многоковшовые траншейные экскаваторы (табл. 5). Преимущество экскаваторов заключается в том, что они могут, если это необходимо, погружать материал из траншеи в автомобили-самосвалы, которые их отвозят в другое место.

Наиболее сложной операцией при работе по уширению проезжей части является послойное уплотнение каждого слоя материала, засыпанного в траншею. Обычные катки имеют ширину вальцов, большую, чем траншея, поэтому уплотнение производят при помощи ручных виброплит, или специальных малогабаритных катков (табл. 6).

Для обеспечения лучшего сопряжения нового и старого покрытий применяют различные способы армирования асфальтобетона на участках уширения дорожных одежд приведённых на рис. 13-18

На рис. 13 показано однослойное армирование продольного шва расширения существующей дороги. В этом случае армирующий рулонный геосинтетический материал укладывают под верхний слой асфальтобетона или непосредственно на подготовленную поверхность цементобетонного основания. В конструкции дорожной одежды такой материал воспринимает растягивающие усилия, возникающие от температурных и транспортных нагрузок, и сдерживает развитие трещин в зоне стыка. При этом длина анкеровки должна быть не менее 0,5 м, а для жестких материалов (стеклосетки, полиарамидные сетки) — больше.

На рис. 14 представлен вариант двухслойного армирования зоны стыка нового и старого покрытий высокопрочными рулонными геосинтетиками. Такой способ армирования является более эффективным и надежным, поскольку армоэлементы воспринимают гораздо большие растягивающие усилия. Кроме того, компенсируются возможные дефекты при нарушении технологии укладки геосинтетиков. В этом случае верхнюю армирующую прослойку можно сделать из менее прочного материала.

На рис. 15 показан вариант армирования зоны стыка нового и старого покрытий, в котором армирующий геосинтетический материал 8 предотвращает выход отраженной трещины на поверхность, а нижняя прослойка 9 из нетканого геотекстиля, пропитанная битумом, существенно снижает коэффициент сцепления нижнего и верхнего слоев. За счет этого горизонтальные подвижки (смещения) нижних слоев не передаются к верхним слоям дорожной одежды. В результате снижаются действующие напряжения в верхних слоях. Кроме того, геотекстильная прослойка, пропитанная битумом, предотвращает попадание воды и воздуха с поверхности в нижние слои дорожной одежды. Вместо нетканого геотекстиля можно применять высокопрочные композиции, например TRC — grid (фирма Colbond , Германия), PGM (фирма Polyfelt , Австрия), сочетающие нетканку и армирующую геосетку. Это позволяет армировать верхний слой и снизить сцепление между асфальтобетоном и цементобетонным основанием.

Одной из причин появления трещин в местах стыка старого и нового покрытий является разность осадок основания. Основание старого покрытия находится в стабильном состоянии (уже прошел процесс консолидации), новое основание может иметь деформации. Под нагрузкой от транспортных средств в новом основании могут возникать необратимые деформации. Разность осадок нового и старого оснований повлечет за собой вертикальные перемещения новой дорожной одежды, что, в свою очередь, вызовет появление трещин в асфальтобетонных слоях в зоне сопряжения. Для увеличения прочности нового основания и уменьшения осадок можно армировать его объемными пластиковыми георешетками и высокопрочными рулонными геосинтетиками (поз. 10 и 11 на рис. 16 и 18).

Армирование сопряжения старого и нового покрытий, показанное на рис. 13-16 выполнено в одной вертикальной плоскости, представляющей собой зону максимальной концентрации напряжений. Эти напряжения можно существенно уменьшить, если расширить зону стыка.

На рис. 17 показан вариант сопряжения, в котором фрезерование старого покрытия выполнено уступом, а армирование новых слоев асфальтобетона — двухслойным с соответствующим смещением верхнего армоэлемента относительно нижней прослойки.

Эффективным может быть также вариант сопряжения, в котором уступ выполнен с разборкой асфальтобетона на всю глубину до центра цементобетонного основания (см. рис. 18). В этом случае уступ заполняется тощим бетоном 3 и слоем асфальтобетона 2. Верхние слои асфальтобетона армируют рулонными геосинтетическими материалами со смещением.

При уширении существующей проезжей части на дорогах I категории большей частью это уширение осуществляют на одну, две, а иногда и более полосы движения шириной по 3,5-3,75 м каждая. Технология строительства таких полос близка технологии нового строительства и вызывает меньше организационных затруднений, чем строительство узкой полосы. Однако здесь, как и во всех случаях уширения, большое значение имеет прочность сопряжения существующей дорожной одежды с новой конструкцией. Качество такого сопряжения обеспечивается в определенной степени применением близкой конструкции полосы уширения и существующей дорожной одежды, а также сплошным слоем усиления по всей полосе проезжей части. При этом необходимо, чтобы продольный стык полос укладки асфальтобетона при устройстве слоя усиления проходил над сопряжением старой одежды и полосы уширения.

Спасибо за внимание