Механизация работ по ремонту дорожных оснований

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основание - это несущая прочная часть дорожной одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами. Основание распределяет давление от проезжающего транспорта на грунт земляного полотна или нижележащие слои. Основание может состоять из одного или нескольких слоев. Так как оно не подвергается непосредственному воздействию колес автомобилей, для его устройства используют материалы несколько меньшей прочности, чем в покрытии.

Рис. 1. Конструктивные слои дорожной одежды:

1 - покрытие, 2 - основание, 3 - дополнительный слой основания, 4 - грунт земляного полотна

Дорожные основания являются основными несущими слоями дорожной одежды. Поскольку основное их назначение состоит в восприятии подвижной нагрузки и обеспечение требуемого упругого прогиба дорожной одежды толщина слоя основания значительно превышает толщину покрытия.

Основание из зернистых материалов устраивают, как правило, двухслойным. Верхний несущий слой из жестких и сдвигоустойчивых материалов (щебень, гравий, щебеночно-гравийно-песчаные смеси) и дополнительный слой, выполняющий морозозащитные и дренирующие функции.

Количество слоев оснований зависит от величины расчетной нагрузки, номенклатуры имеющихся строительных материалов, климатических и гидрологических условий. Выбор материала для строительства оснований делают на основе технико-экономических расчетов с учетом обеспечения бульшего срока службы слоя основания и всей дорожной одежды.

Основной слой основания капитальных дорожных одежд преимущественно устраивают из прочных материалов, укрепленных вяжущими или из фракционированного щебня, уложенного по принципу расклинки. В конструкциях дорожных одежд для дорог с тяжелым и интенсивным движением на контакте слоев из крупнозернистых щебеночных или гравийных материалов с песчаными слоями или грунтом земляного полотна предусматривают устройство разделяющих прослоек из геотекстиля в целях предотвращения взаимопроникновения материалов смежных слоев.

Основания из щебеночных и гравийных материалов под покрытия из асфальтобетонных или органоминеральных смесей должны быть минимально деформируемыми под действием нагрузок. В этих случаях модуль упругости основания должен быть таким, чтобы изгибающие напряжения в покрытии не превосходили допустимых с учетом повторных нагрузок.

Качество щебеночного основания оценивается показателями жесткости, плотности, ровности и его размерами, шириной, толщиной и величиной уклонов, которые контролируют в процессе работы и проверяют окончательно перед укладкой асфальтобетонного покрытия. Контролировать эти показатели следует на тех полосах, где после укладки покрытия ожидается интенсивное движение автомобилей, - примерно на расстоянии 1 м от кромки основания (проезжей части).

Реконструкция дорожных оснований предполагает проведение широкого спектра работ по замене износившегося дорожного покрытия новым, более надежным и долговечным в конкретных условиях эксплуатации.

Дополнительные слои основания

К дополнительным слоям основания относят слои между несущим основанием и подстилающим грунтом, предусматриваемые при наличии неблагоприятных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условий. Эти слои совместно с покрытием и несущей частью основания должны обеспечивать необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать условия для снижения толщины вышележащих слоев из дорогостоящих материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой основания, его называют морозозащитным, теплоизолирующим, дренирующим. К дополнительным слоям и прослойкам относят также гидро- и пароизолирующие, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительные слои строят из песка и других местных материалов в естественном состоянии или укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими, из местных грунтов, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавками пористых заполнителей и т.д., а также из различного рода специальных индустриально выпускаемых материалов (геотекстиль, пенопласт, полимерная плёнка и т.п.).

Морозозащитные слои устраивают из стабильных зернистых материалов, таких как песок, песчано-гравийная смесь, гравий, щебень, шлаки и др., а также из грунтов, укреплённых вяжущими, или гидрофобизированных грунтов, или из других непучинистых материалов. Показателем пригодности материала по морозоустойчивости является степень пучинистости материала, определяемая в лабораторных условиях.

На пучиноопасных участках, где технически невозможны или экономически нецелесообразны традиционные мероприятия по обеспечению морозоустойчивости конструкции, следует предусматривать теплоизоляционные слои из специальных материалов для частичного или полного предотвращения промерзания земляного полотна. Для устройства теплоизоляционных слоев в особо неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях следует рассматривать вариант применения пенопластов. В качестве теплоизолятора могут быть использованы также лёгкие бетоны, теплоизоляционные композиции из укрепленных вяжущими местных материалов (грунтов) или отходов промышленности и пористых заполнителей (керамзит, перлит, аглопорит, гранулы полистирола, измельченные отходы пенопласта) и др.

Дренирующие слои устраивают на участках с земляным полотном из недренирующих грунтов во всех случаях при 3-ей схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна; при 1-ой и 2-ой схемах увлажнения в районах с большим количеством осадков (во II и III дорожно-климатических зонах), а также на участках, в основании проезжей части которых возможно скопление воды, проникающей с поверхности. Дренирующие слои следует устраивать из песка, гравийных материалов, отсортированного шлака и других фильтрующих материалов. В конструкциях, где дренирующий слой оказывается выше глубины промерзания, материалы слоя должны быть морозостойкими и достаточно прочными. Требуемый коэффициент фильтрации материала дренирующего слоя определяют расчётом, с учетом геометрических параметров проезжей части и других условий. Независимо от результатов расчета он должен быть не менее 1 м/сут и 2 м/сут соответственно на участках дорог, проходящих в насыпи и в низкой насыпи или выемке.

Машины для строительства улучшенных оснований

Применяют следующие методы улучшения (укрепления) грунтовых оснований и дорог: введение грунтовых или минеральных добавок (шлака, трепела, каменной мелочи и др.); химическую обработку грунта (введение щелочей, силикатирование и др.); обработку органическими (битум) или минеральными (цемент, известь) вяжущими материалами. Простейшим способом улучшения грунтовых оснований является добавление примеси глины, песка или каменных материалов. Для этого рыхлителями или кирковщиками разрыхляют поверхность, раздробляют и измельчают комья грунта, подвозят грунт или минеральные добавки -транспортными средствами, перемешивают привезенный минеральный материал с местным грунтом и уплотняют улучшенный грунт.

При укреплении грунтовых дорог методом химической обработки применяют два способа:

1) распределение сухих химикатов туковыми сеялками или распределителями высевок или растворов автогудронаторами на полотне дороги; при этом грунт предварительно разрыхляют и измельчают, а затем перемешивают с сухими или жидкими химикатами грейдерами, автогрейдерами или фрезерными машинами и уплотняют катками;

2) смешивание грунта с химикатами в асфальто- или бетоно-смесительных установках, где полученную смесь можно также увлажнять; смесь отвозят на дорогу автосамосвалами и укладывают самоходными укладчиками или распределяют грейдерами и автогрейдерами, а затем уплотняют катками.

Наиболее эффективен способ обработки грунта органическими или минеральными вяжущими материалами в карьерных условиях в смесительных установках или на полотне дороги.

При обработке грунта на полотне дороги важнейшей технологической операцией является качественное перемешивание материалов, осуществляемое свободным или принудительным методами. Свободное перемешивание выполняется машинами ножевого типа - грейдерами и автогрейдерами. Следует отметить, что для получения необходимого качества работ ножевые машины должны сделать большое число проходов по одному месту, вследствие чего такая работа имеет невысокую производительность. Принудительное перемешивание производится дорожными фрезами, .которые применяют совместно с автогудронаторами при использовании битуминозных материалов, с распределителями цемента при обработке грунта минеральными материалами, а также самоходными грунтосмесителями.

Технология устройства двухслойного щебеночного основания

Для механизации рабочей операции распределения материалов применяют распределители щебня, гравия, каменной мелочи, песка.

Рис. 1. План потока по устройству двухслойного щебеночного основания:

1 - автосамосвал; 2 - самоходный распределитель щебня; 3,4, 5 - соответственно легкий, средний и тяжелый катки; 6- поливомоечная машина; I, II - технологические захватки: I-II, II-2, П-3 - рабочие части (подзахватки)

К этим машинам предъявляют следующие требования:

материал должен распределяться равномерным слоем по всей ширине полосы заданной толщины;

производительность распределителя должна быть равной или кратной производительности комплекта машин, занятых на устройстве щебеночного основания;

вместимость приемных устройств должна соответствовать грузоподъемности транспортных средств;

должен быть обеспечен требуемый поперечный профиль укладываемого слоя материала.

Вывозят минеральный материал автомобилями-самосвалами. При доставке и распределении материалов учитывают коэффициенты их уплотнения: для сортового щебня - 1,25-1,30; щебеночных и гравийных смесей - 1,30-1,35; отвальных шлаков, отходов и побочных продуктов - 1,30-1,40 с уточнением по результатам пробной укатки и составлением акта.

Рис. 2. Схема доставки щебня на основание

основание щебеночный двухслойный щебень

Разравнивают вывезенный щебень в следующую смену, например, автогрейдером, который совершает круговые проходы по длине захватки, начиная от краев россыпи. Разворот автогрейдера производят на следующей захватке.

Хорошая ровность слоя - одно из условий, обеспечивающих стабильность его толщины и надежность дорожной конструкции в целом. Для этого необходимо:

применять машины с высокими планировочными свойствами;

соблюдать принятую технологию выполнения отделочных операций;

регулярно устранять люфты в креплениях рабочего органа к раме машины;

не превышать рабочую скорость перемещения машины свыше рекомендуемой при разравнивании материала.

К машинам, обладающим высокими планировочными свойствами, относятся: планировщик основания ДС-97, длиннобазовые планировщики типа Д-719, ДЗ-609 и автогрейдеры с гидрофицированным управлением отвалом.

Автогрейдеры могут оснащаться системами автоматики «Профиль-10» и «Профиль-20», которые обеспечивают стабилизацию отвала в поперечной плоскости и управление отвалом по высоте (последнее выполняет только «Профиль-20») относительно копира с помощью бесконтактных датчиков угла и перемещения. На профилировочных и планировочных работах эти системы улучшают качество и точность выполнения работы, повышают производительность и снижают утомляемость машиниста.

Длиннобазовые планировщики предназначены для планировочных работ при тщательной отделке грунтовых поверхностей площадок, аэродромов, сельскохозяйственных угодий и т. д. По сравнению с автогрейдерами длиннобазовые планировщики одинаково ровную планируемую поверхность получают за меньшее в 2-3 раза число проходов. Объясняется это тем, что на качество планировки значительно влияет длина колесной базы машины, достигающая в длиннобазовых планировщиках 12-15 м.

Одно из основных условий обеспечения требуемой ровности - передвижение автогрейдера со скоростью, позволяющей своевременно отработать воздействие на положение отвала. Отрезок пути от момента подачи воздействия до момента исполнения команды называется путем срабатывания. Чем меньше этот путь, тем точнее отрабатывается данное воздействие. Уменьшение tcp возможно при регулярном техническом обслуживания автогрейдера и использовании быстросрабатывающих исполнительных механизмов. Время срабатывания гидросистемы составляет 1,8-2,5 с. В связи с этим, если отделочные операции выполняются при скорости 4 км/ч, то путь срабатывания составит порядка 2,5 м, что соответствует длине неровностей, обеспечивающих нормальные условия для движения транспортных средств (3 5м - нежелательная длина неровностей).

Уплотнение каждого слоя щебня осуществляется затри периода. В первый период происходит обжимка и обеспечивается устойчивое положение отдельных зерен. Скорость уплотнения в начале процесса 1,5-2,0 км/ч,; в конце - до максимальной для данного катка. Если после трех-шести проходов 5-тонного катка не происходит заметной на глаз осадки щебня обжимка закончена. Во втором периоде создают жесткость щебеночного слоя за счет взаимозаклинивания щебня (10-35 проходов по одному следу). Начальная скорость укатки составляет 1,5-2,0 км/ч, в конце - наи высшая для данного катка. Используют катки массой 10-12 т. В третьем периоде после россыпи заклинивающего материала и его уплотнения за 10-15 проходов катка создают плотную щебеночную корку. Катки массой 10-18 т перемещаются со скоростью, близкой к максимальной.

Признаком окончания уплотнения во втором и третьем периодах служит отсутствие подвижности щебня, прекращение образования волны перед вальцами катка, отсутствие следа от прохода 12-тонного катка и щебень, положенный на поверхность слоя, должен раздавливаться катком.

В сухую жаркую погоду для облегчения уплотнения щебень поливают водой с нормой расхода 15-25 л/м2 во втором периоде и 10-12 л/м2 - в третьем. В первом периоде поливку применяют для малопрочного щебня с расходом 8-10 л/м2.

Процесс уплотнения начинают с обочин и перемещаются к оси дороги. Каждый последующий след перекрывает предыдущий на Уз ширины вальца.

Основания из рядового щебня строят по следующей технологии. Щебеночный материал размером 0-70, даже до 120 мм сразу распределяют слоем заданной толщины щебнеукладчиками или из груд (куч) автогрейдерами и бульдозерами. Затем его уплотняют катками такого же типа, что при уплотнении щебеночного слоя с заклинкой.

Гравийные основания делают одно- и двухслойными толщиной до 15- 30 см с размером зерен от 0 до 120 мм для нижнего слоя и до 40 мм - для верхнего. При этом нежелательно наличие в материале пылевато-глинистых частиц (размером до 0,075 мм) более 5%, а в I и II дорожно-климати-ческих зонах - более 3%.

Грунтощебеночные и грунтогравийные основания строят из крупного щебня прочных пород. Основания толщиной 20-30 см из щебня или гравия размером 70-120 мм делают с заполнением пустот песчаным или супесчаным грунтом. Каменный каркас из этих пород не поддается измельчению и практически уплотнению, пустоту же в нем заполняют грунтом. Строить такие основания целесообразно в сухих южных регионах; в северных и сырых районах для заполнения пустот используют чистый песок.

Размещено на Allbest.ru