Реконструкция автомобильных дорог

Инвесторский сметный расчет предназначен для конфиденциальной информации заказчика об ожидаемых размерах инвестиций и оценки предложений подрядчика при проведении подрядных торгов. В инвесторском расчете приводится полная стоимость реконструкции, включая ожидаемую стоимость строительных контрактов и затраты заказчика на проектно-изыскательские работы, содержание службы заказчика, отвод, приобретение и аренду земельных участков, проведение торгов на проектно-изыскательские и подрядные работы и оперативное руководство работами (надзор за работами, приемка работ) и т.д.

Ведомость сметной стоимости составляется на основе проектных материалов.

К сметной документации прилагается пояснительная записка, в которой приводятся данные, характеризующие примененную сметно- нормативную базу, уровень цен и другие сведения.

Обоснование изъятия и предоставления земельных участков состоит из разделов:

- проектные данные по изъятию и предоставлению земельных участков (при необходимости);

- материалы по рекультивации временно занимаемых земельных участков и неиспользуемых участков дороги. Данные материалы разрабатываются в соответствии с требованиями «Основных положений о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы», утвержденных приказом Минприроды России и Роскомзема от 22.12.1995 г. № 525/67 и зарегистрированных Минюстом России. Данный документ предусматривает технический и биологический этапы рекультивации.

При реконструкции несложных объектов и проложении трассы без изменения ее направления (по существующей дороге) в состав ИП не включается раздел «Обоснование изъятия и предоставления земельных участков», а конкурсная и рабочая документация по решению заказчика может быть выделена в отдельные этапы проектирования.

Если в договоре (контракте) не обусловлены специальные требования о составе выдаваемой заказчику проектной документации, в ее состав не включаются расчеты объемов строительно-монтажных работ, потребности в материалах, трудовых и других ресурсах. Документация по инженерным изысканиям (результаты лабораторных испытаний грунтов, колонки и описание горных выработок и др.) а также ведомости дефектов и линейные графики оценки ТЭС дорог хранятся в архивах разработчика инженерного проекта (рабочей документации) и представляются заказчику или органам государственной экспертизы по их требованию.

Перечень необходимых чертежей, их заменяемость определяется заданием ГИПа (в зависимости от планируемых видов работ и фактического состояния дороги, других факторов).

3. ДИАГНОСТИКА И ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Диагностика автомобильных дорог - обследование, сбор и анализ информации о параметрах, характеристиках и условиях функционирования дорог и дорожных сооружений, характеристиках транспортных потоков, наличии дефектов и причин их появления, установление другой информации о дорогах.

Конечная цель диагностики - получение полной и достоверной информации о транспортно-эксплуатационном состоянии автомобильных дорог, а при необходимости и уточнение геометрических ее параметров в плане, продольном и поперечном профилях.

Полученная информация используется для оценки фактического состояния дороги на соответствие требованиям нормативных документов.

При определении вида и объемов работ, обеспечивающих эффективное использования средств, направляемых на строительную деятельность (реконструкцию, капитальный ремонт и др.), для формирования и (или) дополнения автоматизированного банка дорожных данных (АБДД) также необходимы достоверные данные о техническом уровне и эксплуатационном состоянии существующих дорог.

Систематический мониторинг автомобильных дорог и дорожных сооружений является основой управления их состоянием и должен осуществляться на протяжении всего срока их службы через нормативные промежутки времени, установленные отраслевыми дорожными нормами для федеральных и территориальных дорог [11].

Результаты диагностики и оценки состояния реконструируемых дорог являются обязательными предпроектными материалами и информационной базой для разработки в установленном порядке проектов реконструкции.

На основе анализа этих материалов выявляют параметры и характеристики дороги, не отвечающие нормативным требованиям по какому-либо из показателей ТЭС, планируют виды проектных работ, принимают проектные решения на стадии «Обоснование инвестиций».

Работы по диагностике и оценке состояния дорог должны выполнять специализированные организации, оснащенные соответствующими передвижными лабораториями, приборами и оборудованием.

Конкретные виды и объемы работ по диагностике устанавливают, руководствуясь «Временными нормативами объемов работ и периодичности диагностики и обследования автомобильных дорог и мостов», утвержденными Федеральным дорожным департаментом (от 22.12.1993 г.).

Сроки проведения работ по диагностике устанавливаются с учетом календарного плана работ, содержащегося в контракте (договоре) между заказчиком и исполнителем работ, и согласовываются с органами ГИБДД и соответствующим органом управления автомобильными дорогами.

Диагностика состояния автомобильных дорог включает четыре основных этапа, которые выполняются, как правило, последовательно:

- подготовительные работы;

- полевые обследования;

- камеральная обработка;

- формирование (обновление) АБДД.

Для ускорения работ допускается совмещение отдельных этапов; наиболее рациональным считается совмещение полевых обследований (инструментальных особенно) с обработкой информации полученной непосредственно на дороги.

3.1 Работы, выполняемые на подготовительном этапе

В подготовительный период диагностики выполняются следующие виды работ:

- сбор необходимой информации из технической документации обследуемой дороги, систематизация и анализ проектной и исполнительной документации прошлых лет, а также материалов предыдущих обследований и информации, содержащейся в АБДД;

- подготовка передвижных лабораторий, приборов и оборудования, заготовка соответствующих форм, ведомостей, журналов и таблиц, необходимых для заполнения при полевых обследованиях.

В составе информации, установленной по технической документации прошлых лет, необходимо отразить сведения, достаточные для определения границ характерных участков, и общие данные о дороге, включая следующие:

- номер и титул дороги, район ее расположения;

- категорию дороги, протяженность;

- дорожно-климатическую зону (ДКЗ);

- орган управления и обслуживающую организацию.

По геометрическим параметрам плана и профиля необходима следующая информация:

- ширина проезжей части и основной укрепленной поверхности дороги и укрепительных полос на обочинах;

- продольные уклоны;

- поперечные уклоны проезжей части и обочин;

- радиусы кривых в плане, наличие виражей, их уклоны;

- высота насыпи, глубина выемок и крутизна их откосов.

По искусственным сооружениям необходимо установить:

- местоположение, тип, протяженность и габариты мостов;

- местоположение, тип, материал, размеры водопропускных труб. При этом оценку состояния труб и системы водоотвода в целом (боковых и нагорных канав, лотков и др.) выполняют в процессе полевых рекогносцировочных осмотров.

По обустройству и оборудованию дорог:

- местоположение и тип примыкания, пересечения с автомобильными и железными дорогами с оценкой соответствия нормам проектирования;

- местоположение автобусных остановок и павильонов, площадок отдыха, площадок для остановки и стоянок автомобилей с указанием их основных параметров и соответствия нормам проектирования;

- ограждения, их конструкция, местоположение, протяженность, состояние, соответствие нормам и правилам установки;

- характеристики других элементов обустройства и оборудования дорог.

Характеристика движения должна отражать:

- фактическую интенсивность и состав транспортного потока с выделением доли легковых и грузовых автомобилей различной грузоподъемности, автобусов, других транспортных средств.

Эта информация устанавливается по данным учета движения, имеющимся в дорожных организациях или в АБДД за последние 3 года. Намечают места контрольного учета интенсивности и состава движения;

- данные о дорожно-транспортных происшествиях за последние 3-5 лет с привязкой к километражу и выделением участков концентрации ДТП по дорожным условиям (по отчетным документам службы ГИБДД).

Кроме основной информации, при необходимости на подготовительном этапе может собираться дополнительная информация о населенных пунктах, через которые проходит данная дорога, характеристике прилегающей территории, объектах обслуживания движения и дорожной службы (мотели, кемпинги, пункты питания, автовокзалы, пункты медицинской помощи, СТО, пункты ДПС и др.).

Собранную информацию систематизируют, анализируют и на ее основе составляют схему обследуемой дороги.

На схеме фиксируют местоположение искусственных сооружений, пересечений (примыканий), определяют базовые места дислокации лабораторий и бригад на время производства полевых работ (инструментальных измерений), предварительно обозначают границы характерных участков.

За характерный принимают участок, отличающийся от соседних хотя бы одним из следующих показателей:

- грунтом земляного полотна и типом его поперечного профиля;

- типом местности по увлажнению;

- конструкцией и толщиной дорожной одежды или характеристиками применявшихся при этом материалов;

- интенсивностью и составом движения;

- шириной проезжей части и числом полос движения.

3.2 Полевые обследования состояния дорог

После завершения подготовительных работ приступают ко второму этапу диагностики - полевым обследованиям, которые включают следующие виды полевых работ:

- рекогносцировочный осмотр;

- визуальное обследование с оценкой состояния отдельных элементов дороги и дорожных сооружений;

- детальные инструментальные обследования с применением передвижных специализированных лабораторий.

Рекогносцировочный осмотр выполняют с целью уточнения на местности информации, установленной на этапе сбора исходных данных по проектно-технической документации прошлых лет. Как правило, его совмещают с визуальными обследованиями т.е. полевые работы выполняют комбинированным способом.

Цель визуальных обследований - получить информацию о фактическом состоянии дорожной одежды; выявить места, подлежащие инструментальным измерениям показателей прочности дорожной конструкции; определить ориентировочный объем повреждений для планирования видов работ по реконструкции (особенно, для расчета усиления дорожной одежды), а также уточнить на местности информацию, установленную на этапе подготовительных работ.

По результатам визуальных обследований составляют сводную ведомость оценки состояния дороги (рис.1).

Уточнению непосредственно на реконструируемой дороге подлежат:

- границы характерных участков, ориентировочно обозначенных на схеме обследуемой дороги в подготовительный период;

- высота насыпей, тип местности по увлажнению;

- границы основных населенных пунктов (начала и конца);

- местоположение мостов, путепроводов, пересечений и примыканий;

- местоположение участков дороги, для которых отсутствует информация в технической документации;

- места проведения детального (инструментального) обследования транспортно-эксплуатационных характеристик;

- другая информация, требующая уточнения или определения геометрических параметров элементов дороги путем простейших измерений.

3.2.1 Определение фактической категории существующей дороги

При планировании работ для реконструкции дорог во многих случаях возникает необходимость установить фактическую категорию дороги, требуемую по интенсивности движения на момент обследования и расчетную, назначаемую при проектировании реконструкции.

В соответствии с методикой ОДН [11] фактическую категорию существующей дороги на момент обследования и оценки транспортно-эксплуатационного состояния следует определять путем сопоставления основных геометрических параметров с нормативными, установленными ГОСТ Р 52399-2005.



Рис. 1. Сводная ведомость визуальной оценки состояния дороги

Примечание. Конструкция, вид покрытия и расположение слоев дорожной одежды установлены отбором кренов по всей ее толщине.

При этом к основным геометрическим параметрам относятся следующие:

- фактическая ширина проезжей части (в_пр.ч.). При наличии краевой укрепленной полосы шириной в_у основным параметром является ширина основной укрепленной поверхности, равная (в_пр.ч. + 2в_у);

- продольные уклоны i;

- радиусы кривых в плане R.

Указанные параметры рассматривают как главные или как дополнительные критерии в зависимости от рельефа местности (табл.1).

Таблица 1

Главные и дополнительные критерии по ОДН [11]

Рельеф местности	Критерии определения фактической категории
	впр.ч или впр.ч.+2ву	i	R
Равнинный	Главный	Дополнительный	Дополнительный
Пересеченный	Главный	Главный	Дополнительный
Горный	Главный	Главный	Главный

Примечание. Рельеф местности устанавливают по проектной документации на дорогу.

В пересеченной местности фактическую категорию определяют по двум главным параметрам - в_пр.ч и i; в горной - по всем трем, при этом ширина проезжей части в_пр.ч. является главным параметром во всех случаях.

Фактические категории дорог (кроме I) принимают в зависимости от фактических размеров ширины проезжей части или по ширине основной укрепленной поверхности, ориентируясь на показатели табл.2.

Таблица 2

Фактическая категория дороги в зависимости от ширины проезжей части или ширины основной укрепленной поверхности

Фактическая ширина проезжей части, м	До 4,8	5,8 - 6,8	6,9 - 7,4	Более 7,4
Фактическая ширина основной укрепленной поверхности, м	До 5,6	7,0 - 8,0	8,1 - 9,0	Более 9,0
Фактическая категория дороги	V	IV	III	II

Фактическую категорию дорог высоких категорий (автомагистралей I-А категории, скоростных I-Б и I-В категорий) устанавливают по результатам сравнения фактических показателей элементов дороги с параметрами, установленными ГОСТ Р 52399-2005 для дорог соответствующей категории (наличие центральной разделительной полосы, типа транспортной развязки и др.).

Требуемую категорию на момент обследования устанавливают по фактической годовой среднесуточной интенсивности движения, достигнутой в год обследования реконструируемой дороги; она определяется непосредственными наблюдениями на дороге.

Рекомендуемую категорию дороги определяют проектные организации на основе данных расчетной интенсивности движения, на перспективный период Тп=20 лет в соответствии с действующей методикой или устанавливает инвестор.

3.2.2 Визуальная оценка состояния дорожных конструкций

Визуальную оценку рекомендуется проводить в весенний период после того, как дорога освободилась от снега и видны все дефекты покрытия. Основные виды дефектов на характерных участках обозначают в ведомости (табл.3).

Регистрация дефектов должна выполняться с помощью видеокамеры или видеокомпьютерной съемки с фиксацией состояния дорожной одежды на электронных носителях информации. При отсутствии такого оборудования допускается вести глазомерную оценку с занесением дефектов в журнал визуальной оценки.

Если дефекты на покрытии встречаются редко (через 100 м и более) либо на большом протяжении дороги (более 100 м) встречаются одинаковые дефекты, глазомерную оценку допускается производить в процессе проезда автомобиля но со скоростью не более 30 км/ч. При наличии оборудования для видеокомпъютерной съемки ее производят при движении автомобиля, со скоростью, которая обеспечивает последующую камеральную обработку результатов.

Визуальная оценка состояния покрытия осуществляется в такой последовательности:

- определяют визуально участки, находящиеся в неудовлетворительном состоянии. К неудовлетворительным относятся участки с наличием продольных неровностей, колей по полосам наката, трещин различного вида, других дефектов. Для визуального распознания вида дефекта рекомендуется пользоваться стандартным их описанием по наиболее характерным признакам (особенностям) соответствующего вида дефекта;

Таблица 3

Пример дефектной ведомости состояния дорожной одежды

№ п/п	Адрес дефекта, км +	Вид дефекта
1	Км 0+500 - км0+600	Частые поперечные и косые трещины при расстоянии между ними 2-3 м
2	Км 0+600 - км 0+700	Колейность: средняя глубина колеи 40-30 мм
3	Км 0+700 - км 0+780	Просадки при относительной площади просадок 20 - 10 %
4	Км 0+780 - км 0+890	Частые поперечные трещины на расстоянии 1-2 м
5	Км 0+890 - км 1+000	Просадки (пучины), при относительной площади просадок 20 - 10 %
6	Км 1+000 - км 1+100	Просадки (пучины), относительная площадь просадок 50 - 20 %
7	Км 1+100 - км 1+150	Колейность: средняя глубина колеи 40 - 50 мм; редкие выбоины (расстояние 4 - 10 м)
8	Км 1+150 - км 1+270	Редкие выбоины на расстоянии 4 - 8 м; сдвиги
9	Км 1+270 - км 1+400	Колейность при средней глубине колеи от 40 до 50 мм
10	Км 1+400 - км 1+650	Колейность: средняя глубина колеи 50 - 70 мм; просадки S = 20 - 10 %
11	Км 1+650 - км 1+820	Просадки (пучины) при относительной площади до 20 %; колейность hк до 40 - 50 мм
12	Км 1+820 - км 1+910	Просадки (пучины) при относительной площади более 50 %
13	Км 1+910 - км 2+000	Поперечные волны, сдвиги, проломы дорожной одежды при относительной площади 10 - 5 %
14	Км 2+000 - км 2+100	Просадки (пучины) при относительной площади до 50 %
15	Км 2+100 - км 2+270	Редкие выбоины на расстоянии 4 - 10 м; проломы (вскрывшиеся пучины) при относительной площади 30 - 10 %
16	Км 2+270 - км 2+400	Просадки (пучины) при относительной площади более 50 %
17	Км 2+400 - км 2+510	Просадки (пучины) при относительной площади 50 - 20 %
18	Км 2+510 - км 2+700	Поперечные волны, сдвиги, проломы дорожной одежды (вскрывшиеся пучины) при относительной площади, занимаемой проломами, 10 - 5 %
19	Км 2+510 - км 2+700	Просадки (пучины) при относительной площади до 20 %; проломы, колейность (при глубине колеи hк > 70 мм)

- фиксируют все дефекты поверхности покрытия в соответствующей ведомости (см.табл.3), заготовленной заранее (на этапе подготовительных работ);

- делят обследуемую дорогу на однотипные участки с одинаковыми или близкими видами дефектов покрытия и указывают их границы (адрес) в ведомости дефектов. Длина однотипных участков может составлять от 100 до 1000 м;

- в пределах каждого однотипного участка назначают частные микроучастки протяженностью 20 - 50 м с практически одинаковым состоянием дорожной одежды (с целью обеспечения надежности определения прочностных характеристик одежды);

- оценивают состояние каждого микроучастка баллом Б_i (в зависимости от вида дефекта) и показателем Р, учитывающим состояние и прочность дорожной одежды;

- для каждого характерного (однотипного) участка вычисляют средневзвешенный балл Б_ср по формуле

, (4)

где Бi - балл, установленный для соответствующего i-го микроучастка;

?i - протяженность частного микроучастка;

ni - количество частных микроучастков в составе однотипного участка.

Средневзвешенное значение показателя Р_ср на каждом однотипном участке определяют по формуле

, (5)

где P_i - показатель состояния и прочности дорожной одежды на i-м микроучастке.

По величине Б_ср устанавливают целесообразность детальных обследований состояния дорожной конструкции на соответствующих однотипных участках.

Инструментальные измерения показателей прочности дорожной одежды необходимы, если:

- Б_ср ? 3,5 для дорог I категории;

- Б_ср ? 3,0 для дорог II категории;

- Б_ср ? 2,5 для нескоростных дорог (III и IV категорий).

Если по результатам визуальной оценки сделано заключение о необходимости детальных обследований какого-либо (i-го) характерного участка, тогда приступают к выбору контрольной точки, на которой должны быть выполнены инструментальные измерения показателей прочности дорожной одежды. Для этого устанавливают основные прочностные дефекты покрытия и выбирают одну контрольную точку в зоне развития основных прочностных дефектов, характерных для рассматриваемого участка дороги.

К основным видам прочностных дефектов относятся: сетка трещин и частые трещины (поперечные, продольные и др.), расположенные на определенном расстоянии. Редкие трещины принимают за основные, если на покрытии нет частых трещин.

Контрольную точку следует располагать на полосе наката (ближайшей к кромке покрытия). Местоположение контрольной точки отмечают на покрытии яркой водостойкой краской в виде прямоугольника размером 10x20 см, вытянутого в продольном направлении. Одновременно ее указывают в соответствующей строке сводной ведомости, представленной на рис.1. Местоположение контрольной точки уточняют в процессе линейных испытаний.

3.2.3 Простейшие измерения параметров дороги

При отсутствии или недостаточности информации о геометрических параметрах обследуемой дороги, а также при необходимости уточнения их значений выполняют простейшие измерения.

Методы измерения (определения) геометрических параметров, требования к средствам измерения и методика обработки результатов измерений установлены ГОСТ Р 52577-2006 [17].

К основным параметрам, требующим измерений на обследуемой дороге, относятся:

- параметры геометрических элементов дороги (ширина полосы движения, ширина переходно-скоростных полос, ширина краевой полосы у обочины и на разделительной полосе, ширина укрепленной части обочины и др.);

- параметры видимости водителем транспортного средства (наименьшее расстояние видимости для остановки и для встречного автомобиля, наименьшее расстояние видимости на пересечениях и боковой видимости полосы, прилегающей к дороге);

- радиусы кривых в плане;

- продольные уклоны на характерных участках.

К характерным участкам, требующим уточнения значений параметров способом простейших измерений, относятся:

- горизонтальные участки с продольным уклоном от 0 до ± 20‰;

- участки с продольным уклоном >20‰;

- участки кривых в плане с радиусами 200 м и более;

- участки кривых в плане с радиусами менее 200 м;

- участки сужений проезжей части над трубами, в местах установки ограждений, парапетов, направляющих столбиков с шагом установки менее 10 м.

Ширину проезжей части, левой и правой краевых укрепленных полос, обочин (а на дорогах I категории и ширину разделительной полосы) измеряют на каждом характерном участке дороги, но не реже чем 1 раз на 1 км. В месте ее измерения разбивают поперечник, параметры которого заносят в полевой журнал.

Для определения поперечных уклонов (обочин, заложения откосов земляного полотна, уклонов дорожных покрытий) применяют геодезические, а также специальные приборы типа КП-135.

Радиусы горизонтальных кривых, их длины, продольные и поперечные уклоны определяют с использованием специализированных передвижных лабораторий, оборудованных измерительной аппаратурой (например гироскопическими установками) [11].

При измерении радиусов кривых траектория движения автомобиля должна соответствовать кривизне дороги, поэтому в процессе проезда кривой измерительная установка должна двигаться строго параллельно оси проезжей части. На дорогах с многополосной проезжей частью лаборатория должна двигаться по внутренней полосе проезжей части (по полосе с наименьшим радиусом) как в прямом, так и в обратном направлениях.

Число полос движения определяют в процессе визуальных обследований по результатам измерений ширины проезжей части путем деления измеренной ширины:

- на 3,75 для дорог I - II категории;

- 3,5 для дорог III категории;

- 3,0 для дорог IV и V категорий.

Количество полос принимают равным округленному до целого числа результату деления в сторону меньшего значения, если дробная часть числа равна или меньше: 0,7 - для дорог I - II категорий; 0,85 - для III категории и 0,95 - для дорог IV и V категорий.

При наличии паспорта дороги или проекта прошлых лет число полос движения устанавливают по официальным данным при сборе исходной информации.

3.2.4 Определение фактической прочности дорожных одежд по результатам визуальных обследований

Прочность дорожных одежд - способность сопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений под воздействием касательных и нормальных напряжений, возникающих в слоях конструкции и подстилающем грунте от расчетной нагрузки и влияния природных и климатических факторов. Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности К_пр; последний нормируется в зависимости от типа дорожной одежды и категории дороги [7].

В процессе эксплуатации дороги под воздействием транспортных средств, погодно-климатических и других факторов прочность конструкции год от года снижается, особенно при неблагоприятных гидрогеологических условиях, большой интенсивности движения и больших осевых нагрузках. Снижение прочности конструкции объясняется накоплением необратимых изменений в каждом из слоев дорожной одежды и земляном полотне.

Согласно ОДН 218.1.052-2002 [18] прочность дорожной конструкции обеспечивается, если на рассматриваемый момент времени:

- обеспечивается сплошность дорожного покрытия;

- общая толщина дорожной одежды достаточна для обеспечения ее морозоустойчивости;

- фактический модуль упругости конструкции не ниже требуемого по условиям дорожного движения (Е_ф ? Е_тр);

- при изгибе в связных (монолитных) слоях одежды не возникают растягивающие напряжения, превышающие допустимые значения (у_р ? у_доп);

- в несвязных и слабосвязных слоях дорожной одежды (песчаных и др.) и грунте земляного полотна возникающие касательные напряжения Т не превышают значений, при которых обеспечивается условие местного предельного равновесия по сдвигу (Т ? Т_пр).

При обосновании целесообразности усиления дорожной одежды при реконструкции дорог в качестве обобщающего показателя фактической прочности принимают модуль упругости всей конструкции Е_ф; последний определяют в процессе детальных обследований испытанием на прочность. Методика испытаний дорожных одежд на прочность изложена в п. 3.3.3.

При невозможности выполнить инструментальные испытания (из-за недостаточного финансирования, сжатых сроков проектных работ и т.п.) показатель Е_ф на момент обследований допускается определять аналитически на основе результатов визуальной оценки состояния дорожной одежды по формуле

Е_ф = Е_общ К_{пр в} , (6)

где Е_общ - общий расчетный модуль упругости, устанавливаемый для суммарного расчетного числа приложений нагрузки с момента строительства дорожной одежды (или предыдущего усиления дорожной одежды) до момента обследования (испытаний). Значение Е_общ устанавливают по проекту прошлых лет для нового строительства или предыдущей реконструкции;

К_{пр в} - вероятное значение коэффициента прочности одежды, зависящее от ее состояния на момент обследования; принимается по табл. 4 в соответствии с величиной среднего балла Б_ср, установленного по видам дефекта покрытия.

Таблица 4

Вероятные значения коэффициента прочности на момент обследования

Значения среднего балла Бср	Величина коэффициента прочности Кпр
5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0	1,0 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60

При отсутствии материалов прошлых лет за величину Е_общ принимают минимальный требуемый модуль упругости Е_общ = Е_min, нормируемый в зависимости от суммарного расчетного числа приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды до следующего усиления (до реконструкции), табл. 5.

Пример определения фактического модуля упругости Е_ф:

Исходные условия: реконструируемая автомобильная дорога п. Талинка - Ловинское (ПК 5 - ПК 27) относится к IV технической категории;

- адреса однотипных участков, установленные на этапе подготовительных работ: ПК 5+00 - ПК 11+00; ПК 11+00 - ПК 20+00; ПК20+00 - ПК 27+00 (см. рис.1);

- визуально установленные виды дефектов покрытия на соответствующих участках, протяженностью li представлены в табл. 3.

Таблица 5

Требуемый модуль упругости дорожной одежды

Категория дороги	Суммарное минимальное расчетное число приложений расчетной нагрузки на наиболее нагруженную полосу	Требуемый модуль упругости одежды, Еmin, МПа
		капитальной	облегченной	переходной
I II III IV V	750000 500000 375000 110000 40000	230 220 200 - -	- 210 200 150 100	- - - 100 50

Решение:

1. С целью сокращения объема вычислений принимаем протяженность частных микроучастков в пределах от 80 до 180 м (против требуемой 20-50 м) и указываем в табл.6 их адреса (для однотипного участка ПК 5+00 - ПК 11+00).

Таблица 6

Показатели прочности конструкции на частных микроучастках

Адрес микроучастка	Оценка в баллах	Показатель Р	Кпр	Еф, МПа
	Бi	Бср	Рi	Рср
ПК 5+00-ПК 6+00 ПК 6+00-ПК 7+00 ПК 7+00-ПК 7+80	2,8-3,0 2,5-3,0 2,5-2,8	2,35	0,75-0,80 0,70-0,80 0,70-0,75	0,66	0,73	109
ПК 7+80-ПК 8+90 ПК 8+90-ПК 10+00 ПК 10+00-ПК 11+00	1,0-1,5 0,8-1,0 2,0-2,5 (2,5-3,0)	2,35	0,50-0,55 0,45-0,50 0,65-0,70 (0,70-0,80)	0,66	0,73	109

2. В зависимости от вида основного дефекта покрытия устанавливаем для каждого микроучастка оценку дорожной конструкции в баллах и показатель прочности Р_i .

3. Определяем по формулам (4) и (5) средневзвешенные показатели Б_ср и Р_ср для рассматриваемого однотипного участка и вносим их значения в соответствующие графы табл.7.

4. Определяем по табл. 4 вероятное на момент обследования значение коэффициента прочности К_пр в зависимости от величины Б_ср; для данного однотипного участка К_пр = 0,73.

5. Устанавливаем по табл.5 минимально требуемый модуль упругости; для дороги ЙV категории с облегченным типом покрытия Е_тр = = 150 МПа.

6. Принимаем Е_общ = Етр и по формуле (6) вычисляем фактический модуль упругости Е_ф = 150·0,73 = 109,0 МПа.

Аналогично определяем значения Е_ф на прочих однотипных участках обследуемой дороги; полученные величины К_пр и Е_ф указываем в табл.7 и сводной ведомости визуальной оценки дороги (см.рис.1).

Таблица 7

Показатели прочности конструкции на однотипных участках

Адрес однотипного участка	Бср	Рср	Кпр	Еф, МПа
ПК 5+00 - ПК 11+00 ПК 11+00 - ПК 20+00 ПК 20+00 - ПК 27+00	2,35 1,25 0,90	0,77 0,52 0,47	0,73 0,63 0,60	109 95 90

Полученные значения Еф с достаточной степенью надежности могут использоваться в расчетах усиления дорожной одежды.

3.3 Детальные обследования автомобильных дорог

Цель детальных (инструментальных) обследований - определить показатели прочности дорожной одежды в количественном выражении для использования их в качестве надежной информации для оценки эксплуатационного состояния дороги и выполнения инженерных расчетов при проектировании реконструкции.

Подготовительные работы для инструментальных обследований включают анализ результатов предварительного обследования дороги (в том числе отчеты по визуальной оценке прочности конструкции, дефектные и другие ведомости).

На основе анализа показателей, полученных в процессе визуальных обследований, уточняют местоположение участков, требующих инструментальных измерений ровности, колейности, коэффициента сцепления и др.

Детальные обследования рекомендуется начинать с участков с неудовлетворительным состоянием покрытия по ровности, поскольку данный вид дефекта более других характеризует прочность дорожных одежд. При этом различают два вида неровностей - продольную и поперечную (колейность).

Наличие и местоположение таких участков легко установить в процессе предварительных (визуальных) обследований. Одновременно с измерением продольной ровности оценивают сцепные качества дорожного покрытия.

Полевые инструментальные измерения проводят в расчетный неблагоприятный по условиям увлажнения период года, когда грунт земляного полотна оттаял до глубины не более чем на 75 % глубины промерзания z_пр. Допускается проводить испытания в нерасчетный период года, но тогда результаты испытаний должны быть приведены к расчетному периоду.

Различают следующие виды детальных обследований:

- линейные испытания на всем протяжении каждого характерного участка с неудовлетворительной прочностью дорожной одежды;

- испытания на контрольных точках, намеченных в процессе визуальных обследований.

Линейные испытания начинают после того, как на контрольных точках будет видна тенденция снижения прочности дорожной одежды во времени (увеличение прогиба под нагрузкой). В процессе линейных испытаний наблюдения на контрольных точках должны продолжаться (не прекращают), так как одновременно оценивают состояние покрытия по степени его деформирования под нагрузкой.

3.3.1 Продольная ровность и сцепные качества дорожного покрытия

Понятие продольной ровности. Продольная ровность проезжей части - один из наиболее важных показателей эксплуатационного качества дороги.

Неровности оказывают отрицательное влияние на условия движения, они характеризуют взаимное воздействие транспортных средств и дорожного покрытия на колебания автомобиля и динамическую нагруженность дорожной конструкции. Наиболее активно неровности образуются в неблагоприятный период года на полосе наката, поскольку последняя испытывает многочисленное воздействие колес автотранспорта.

При движении автомобиля по неровной поверхности коэффициент сопротивления качению f увеличивается в соответствии с уравнением [19]

, (7)

где д - показатель ровности по толчкомеру, см/км;

v - средняя скорость движения автомобиля, км/ч.

Результатом повышенного сопротивления качению на неровных покрытиях является значительное снижение скорости движения автомобилей.

Неровности вызывают вертикальные, продольные и поперечные колебания автомобиля, что существенно влияет не только на скорость, но и на безопасность и удобство движения.

По степени влияния на колебания подвески автомобиля неровности делятся на три группы: макронеровности, микронеровности и шероховатость (рис. 2 и 3).

Рис. 2. Виды неровностей покрытия: а - макронеровности; б - микронеровности

Макронеровности состоят из длинных плавных неровностей с длиной волны l не менее 100 м, которые достаточно равномерно распределяются вдоль дороги (рис.2, а).

Они формируют макропрофиль дороги, влияют на скорость и режим движения, но не приводят к колебаниям автомобиля на подвеске.

Чаще всего макронеровности являются результатом попикетного (неграмотного) проектирования продольного профиля.

Микронеровности (рис.2, б) характеризуются длиной волны от 10 до 100 м.

Такие неровности формируют микропрофиль проезжей части по полосе наката и вызывают значительные низкочастотные колебания автомобиля на подвеске, что крайне отрицательно влияет на функциональное состояние пассажиров и водителя, снижает его работоспособность.

Низкочастотные колебания количественно могут быть выражены следующими характеристиками:

- амплитудой колебаний (вертикальными перемещеними подрессоренной массы автомобиля), мм;

- частотой колебаний з, цикл/м;

- ускорением колебаний z, м/с²;

- суммарной амплитудой д , см/км.

Все названные характеристики колебаний являются показателями ровности покрытия, но по ряду причин (удобству измерений и пр.) за показатель ровности принимают значение д - суммы амплитуд колебаний подрессоренной массы автомобиля при проезде неровностей на участке длиной 1,0 км.

Основные виды разрушений покрытия в виде выбоин, просадок, проломов, других дефектов относятся к микронеровностям; последние образуются в результате несоответствия прочности конструкции расчетным нагрузкам, нарушении технологии строительства, применения малопрочных материалов в слоях одежды и пр.

Неблагоприятные природно-климатические условия также способствуют увеличению размера неровностей и частоты их повторений.

Состояние покрытия по продольной ровности оценивают путем сравнения фактической ровности д_ф с предельно допустимыми значениями д_пр представленными в табл.8.

Таблица 8

Предельно допустимые показатели продольной ровности, см/км

Интенсивность движения, авт/сут	Категория дороги	Тип дорожной одежды	Предельно допустимые показатели продольной ровности, см/км	Допустимое количество просветов под 3-метровой рейкой, превышающих указанные в СНиП 3.06.03-85, %
			по прибору ПКРС-2У	по толчкомеру ТХК-2, установленному на автомобиле
				УАЗ- 2206	ГАЗ-31022 «газель»
Более 7000	I	Капитальный	540	100	220	6
3000-7000	ЙЙ		660	120	270	7
1000-3000	III	Капитальный	860	170	350	9
		Облегченный	1100	240	460	12
500-1000	IV	Облегченный	1200	265	500	14
200-500		Переходный	-	340	510	-
До 200	V	Низший	-	510	720	-

Покрытие удовлетворяет требованиям по условиям эксплуатации если д_ф? д_пр.

Шероховатость - косвенный показатель сцепных качеств покрытия.

Критерием сцепных качеств покрытия является коэффициент сцепления ц_сц.

Недостаточное сцепление шины колеса с дорожным покрытием - одна из главных причин дорожно-транспортных происшествий. Поэтому шероховатость поверхности дорожных покрытий - один из важнейших эксплуатационных показателей автомобильных дорог.

Шероховатость характеризуется равномерно чередующимися выступами скелетных частиц каменного материала (щебенок) и впадинами между ними а также собственной шероховатостью материала (зерен).

Шероховатость которая создается скелетными частицами (или специально нарезанными бороздками на цементобетонных покрытиях) принято называть макрошероховатостью, а собственную шероховатость минеральных зерен микрошероховатостью.

Сцепные качества покрытия обеспечиваются их совместным действием, но нормируется только макрошероховатость, которая и принимается за общую.

Макрошероховатость покрытия характеризуется тремя основными параметрами (см.рис.3):

- средней высотой выступов R_z , мм;

- средней глубиной впадин Н_ср, мм;

- коэффициентом шага шероховатости

.

Шероховатость покрытия не вызывает низкочастотных колебаний автомобиля на подвеске, так как их воздействие поглощают шины. Но увеличение макрошероховатости покрытия приводит к росту коэффициента сопротивления качению в среднем на 4 % на 1 мм высоты выступов на асфальтобетонных покрытиях и на 13 % на цементобетонных, что является одной из причин снижения скорости движения на неровных покрытиях.

Требуемые сцепные свойства дорог обеспечиваются путем устройства макрошероховатых покрытий; поверхность последних состоит из выступов и впадин (средняя высота выступов Rz > 0,5 мм).

Рис. 3. Макрошероховатость покрытий:

I-а - макрошероховатый слой до эксплуатации;

I-б - то же после эксплуатации;

II-а - шероховато-шипованная поверхность до эксплуатации;

II-б - то же после эксплуатации

Макрошероховатая поверхность дорожного покрытия представляет собой поверхностный каркасный слой из щебня смеси (или других каркасных частиц) толщиной, равной их максимальному размеру, пустоты в котором вровень с вершинами или частично закрыты заполняющим материалом, образуя соответственно дорожные покрытия с открытой или закрытой поверхностью.

К макрошероховатости как эксплуатационному показателю покрытия предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, она должна быть по возможности меньшей, чтобы обеспечивалась наибольшая площадь контакта протектора шины с поверхностью покрытия. С другой стороны, дорожная поверхность должна быть достаточно грубой, чтобы обеспечить быстрый отвод воды из площадки контакта для предотвращения явления аквапланирования [20].

В зависимости от средней высоты выступов (R_z, мм) макрошероховатые поверхности подразделяются на [21]:

- на крупные при R_z свыше 6,0 до 9,0 мм;

- средние при R_z свыше 3,0 до 6,0 мм;

- мелкие при R_z свыше 0,5 до 3,0 мм.

По характеру текстуры, определяемой коэффициентом шага шероховатости Кш, поверхности подразделяют:

- на шероховатые при Кш от 0,1 до 0,3;

- шероховато-шипованные при Кш св. 0,3 до 0,5.

В процессе эксплуатации по мере истирания выступов текстура поверхности переходит из крупношероховатой в средне- и мелкошероховатую, из шероховато-шипованной в шероховатую и т.д.

При относительно небольшой высоте выступов ( = 2,5-5 мм) неровности макрошероховатости фактически полностью внедряются в резину («чистое» внедрение); тогда сцепление обеспечивается за счет адгезионной и гистрезисной составляющих силы трения. Причем адгезионная составляющая значительно превышает гистерезисную вследствие относительно большой фактической площади контакта шины с покрытием (рис. 4).

Рис.4. Шероховатость и взаимодействие колеса автомобиля с мокрым покрытием:

h_ст- толщина слоя воды, мм; h_вд - глубина вдавливания, мм;

h_акт - активная толщина слоя воды, мм; R_z- высота выступа, мм

При большой высоте неровностей R_z фактическая площадь контакта существенно уменьшается, т.к. неровности не вдавливаются в резину а колесо перекатывается по ним (рис.5). Тогда адгезионная составляющая сил трения уменьшается, а сцепление обеспечивается практически за счет деформации шины.

На сухих чистых покрытиях суммарная сила трения (сцепление) достаточна для безопасного движения, даже если адгезия относительно мала. Но на мокрых грязных или заснеженных покрытиях, когда снег или грязь забивают впадины между выступами шероховатости и поверхность покрытия становится гладкой, ее сцепные качества не обеспечивают безопасности движения автомобилей.

Рис. 5 Влияние неровностей покрытия на контакт автомобильных шин:

а - мелкошероховатое покрытие;

б - крупношероховатое; в - микронеровности большого размера

Температура воздуха и скорость движения - факторы, влияющие на реализацию сцепных качеств покрытия.

При высоких температурах снижается вязкость битума (асфальт «плавится»), что приводит к уменьшению сопротивления поверхности тормозной силе, а следовательно и коэффициента сцепления ц_сц. При высокой скорости площадь контакта колеса с покрытием уменьшается, что также приводит к уменьшению сил трения (сцепления).

Сцепные качества покрытия, выраженные коэффициентом сцепления ц_сц, нормируются ГОСТ Р 50097 согласно которому предельно допустимая величина ц_сц должна быть не менее 0,3 - при измерениях шиной без рисунка протектора и 0,4 - при измерении шиной, имеющей рисунок протектора.

Измерения и оценка продольной ровности и сцепных свойств покрытия. Для оценки продольной ровности и сцепных свойств покрытия выполняют сплошные или выборочные измерения в соответствии с ГОСТ 30412-96 и ГОСТ 30413-96 [22 - 23].

Сплошные измерения проводят при обследовании участков дорог протяженностью более 1 км. Выборочные выполняют при обследовании участков концентрации ДТП и опасных участков дорог, на которых произошло ДТП.

Измерения продольной ровности (д) и сцепных свойств покрытия (ц_сц) рекомендуется проводить с использованием передвижной лаборатории КП-511, которая состоит из специально оборудованного автомобиля типа УАЗ и одноколесного прицепа с мягкой подвеской ПКРС-2У (рис.6).

Рис. 6 . Лаборатория КП-511 для оценки ровности и коэффициента сцепления: 1 - прицеп ПКРС - 2У; 2 - датчик сцепления; 3 - датчик ровности; 4 - бак для воды; 5 - ручка управления поливом; 6 - блок записи измерений; 7 - педаль тормоза

На прицепе установлены датчик ровности (для измерения суммы вертикальных колебаний д, см/км) и датчик сцепления (для измерения тормозной силы).

Продольную ровность (д см/км) измеряют по правой полосе наката (1-1,5 м от кромки покрытия) каждой полосы движения, при постоянной скорости автомобиля - лаборатории н = 50 ± 5 км/ч.

Коэффициент сцепления (ц_сц) измеряют по левой полосе наката каждой полосы движения путем полного затормаживания измерительного колеса прицепного прибора при скорости н = 60±5 км/ч.

При невозможности измерений ц_сц по левой полосе (двухполосная дорога, крайняя левая полоса многополосной дороги) допускается производить их по правой полосе наката.

Кроме того, при измерении ц_сц необходимо обеспечить дополнительно следующие условия:

- покрытие должно быть увлажненным с помощью автономной системы искусственного увлажнения, смонтированной на автомобиле-тягаче. Толщина пленки воды на покрытии должна быть не менее 1 мм;

- не допускается измерять ц_сц во время дождя и в течение 2-3 ч. после него;

- шина должна быть без рисунка протектора или с рисунком глубиной менее 1 мм, или изношенная шина с остаточной глубиной канавок не более 1 мм;

- температура воздуха должна фиксироваться в процессе измерений. Измеренные значения ц_сц необходимо привести к расчетной температуре ю=20⁰С путем суммирования полученных величин с поправкой ?ц_сц, зависящей от температуры окружающего воздуха в момент измерения:

Температура воздуха в момент измерений, 0С...	0	5	10	15	20	25	30	35
Поправка ?цсц ………..	-0,06	-0,04	-0,03	-0,02	0	0,01	0,02	0,02

Для измерения продольной ровности допускается использовать электронный толчкомер с дистанционным управлением ТЭД-2М, передвижные лаборатории, оборудованные толчкомерами типа ТХК-2 или ИВП - 1 на базе автомобилей УАЗ - 2206, ГАЗ 331022 и других автомобилей семейства «Газель» с колесной формулой 4x2 (рис.7).

Рис.7. Толчкомер ТХК-2: 1 - кузов автомобиля; 2 - шкала замера неровностей; 3 - трос; 4 - задний мост автомобиля

Измерения ровности с помощью толчкомера производятся при движении автомобиля строго по полосе наката с постоянной скоростью н = 50±5км/ч. При невозможности выдержать требуемую скорость (например при движении в плотном транспортном потоке), показания толчкомера корректируют умножением на поправочный коэффициент равный:

Скорость движения, км/ч (по спидометру).	30	40	50	60	70	80
Поправочный коэффициент	1,1	1,05	1,0	0,95	1,1	1,15

Выборочные измерения сцепных качеств покрытия осуществляют переносным портативным прибором ППК-МАДИ-ВНИИБД (рис.8), предназначенным для оперативного измерения коэффициента сцепления.



Рис.8. Принципиальная схема портативного прибора ППК-МАДИ-ВНИИБД: 1 - имитатор; 2 - пружина; 3 - груз; 4 - муфта; 5 - тяга; 6 - штанга

Измерения выполняют по левой полосе наката каждой полосы движения.

Последовательность измерений:

- устанавливают прибор на покрытие так, чтобы имитаторы возвышались над поверхностью на 10-12 мм; подвижный груз закрепляется в верхнем положении стойки;

- увлажняют покрытие под имитаторами и сбрасывают груз (при помощи сбрасывающего устройства). Груз ударяется по подвижной муфте, и под действием удара груза имитаторы прижимаются и перемещаются по поверхности покрытия;

- фиксируют на шкале коэффициент сцепления по положению измерительной шайбы.

Требуемое количество измерений ц_сц на 1 км дороги зависит от однородности поверхности покрытия и может колебаться от 2 до 6. За окончательное значение ц_сц принимают среднее арифметическое результатов измерений.

Недостатком портативных приборов являются малые размеры резинового элемента, имитирующего протектор автомобильной шины. Другим недостатком портативных приборов является моделирование качения колеса автомобиля с низкими скоростями движения.

Коэффициент сцепления допускается определять методом «тормозного пути». Испытания экспресс-методом проводят на увлажненном покрытии, выполняя следующие операции:

- разгоняют автомобиль до скорости 40 - 50 км/ч и в момент пересечения створа тормозят до полной остановки;

- измеряют длину тормозного пути Sт, м;

- вычисляют коэффициент продольного сцепления по формуле

, (8)

где К_э - коэффициент эффективности торможения, принимаемый равным К_э = 1,2 - для легковых автомобилей и К_э = 1,6 - для грузовых;

i - продольный уклон, доли ед.

Проф. Сильянов В.В. замечает, что результаты измерения коэффициента ц_сц методом тормозного пути несколько превышают значения, полученные с помощью динамометрического прицепа [20]. Однако при отсутствии специальных лабораторий и в ряде других случаев данный экспресс-метод может иметь широкое применение (например на месте ДТП).

3.3.2 Поперечная ровность (колейность) дорожного покрытия

Колея - вид деформирования поперечного профиля проезжей части с образованием углублений по полосам наката с гребнями выпора или без гребней.

...