Реконструкция автомобильных дорог

Рис . 5 . Поперечные профили уширения земляного полотна при реконструкции МКАД :

а - насыпи высотой до 2 м; б - насыпи высотой до 6 м; в - выемки глубиной до 12 м; 1 - снятие растительного слоя грунта; 2 - граница полосы отвода; 3 - засев трав; 4 - существующее земляное полотно; 5 - нарезка уступов 
Источник:http://www.gosthelp.ru/text/PosobieRekonstrukciyaavto.html

3. РЕКОНСТРУКЦИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

3.1 . Способы реконструкции дорожных одежд

В тех случаях , когда ось существующей дороги совпадает с проектной осью этой дороги после реконструкции , а красные отметки практически не требуют изменения , возможны различные варианты перестройки дорожной одежды , выбор которых осуществляют на основе технико - экономических соображений .

Указанные варианты включают следующее :

а ) полную разборку существующей дорожной одежды с использованием полученного материала при строительстве новой дорожной одежды , укреплении обочин , строительстве объездных дорог , подъездов и т . д .

Полная разборка дороги производится в тех случаях , когда под воздействием движения и погодно - климатических факторов ее износ и разрушение таковы , что использование существующей одежды в основании реконструируемой дорожной одежды технически не целесообразно ( коэффициент прочности существующей дорожной одежды Кпр менее 0,4; дренирующий слой не способен выполнять свои функции вследствие заиливания или разрушения , на дорожной одежде наблюдаются частые проломы , составляющие более 3 % ее площади ).

Полная разборка старой дорожной одежды производится и в том случае , когда намечается существенно увеличить высоту насыпи или углубить выемку ;

б ) разрушение существующей дорожной одежды , особенно слоев из монолитных материалов , и использование ее в качестве верхнего слоя основания . В этом случае увеличивается вероятность предотвращения возможности появления отраженных трещин в верхних слоях ( трещины , повторяющие существующие в старом покрытии ).

Такой способ реконструкции применяют , когда существующая дорожная одежда включает слои из цементобетона различных типов или материалов , укрепленных значительными дозами цемента и сохранивших в достаточной степени свою монолитность , но существенно снизивших ровность поверхности одежды , изобилующей трещинами и другими подобными деформациями . Отдельные блоки разрушенного слоя не должны превышать 0,5 м .

Асфальтобетонное покрытие в таких случаях на всю или большую часть толщины снимают способом холодного фрезерования , в дальнейшем его используют на асфальтобетонном заводе в качестве добавки для производства новой асфальтобетонной смеси . Возможно применение продукта фрезерования для укрепления обочин .

Разрушенный слой основания перед укладкой верхнего слоя должен быть тщательно уплотнен . Такой способ реконструкции дорожной одежды был применен на магистрали Москва - аэропорт Домодедово , где ранее построенное цементобетонное покрытие было перекрыто асфальтобетоном значительной толщины .

Через несколько лет после перекрытия на асфальтобетонном покрытии появилось значительное количество отраженных и других трещин , существенно снизилась ровность покрытия , что привело к необходимости реконструкции . В процессе реконструкции существующие слои из асфальтобетона были сняты холодным фрезерованием . Нижележащий цементобетон разрушен и уплотнен виброкатками . Затем уложены слои асфальтобетон а общей толщиной до 18 см ;

в ) разрушение существующей дорожной одежды , ее уширение и усиление новым материалом с укладкой соответствующих верхних слоев ;

г ) сохранение существующей дорожной одежды , ее ямочный ремонт либо горячая , холодная или комбинированная регенерация асфальтобетонного покрытия с последующей укладкой слоя усиления . Для предотвращения появления отраженных трещин возможно применение синтетической сетки .

Такой способ реконструкции технико - экономически целесообразен при коэффициенте прочности существующей дорожной одежды более 0,8 и состоянии покрытия , допускающем проведение соответствующего ремонта [ 1];

д ) сохранение существующей дорожной одежды , ее уширение , ямочный ремонт , горячая , холодная или комбинированная регенерация , при необходимости укладка синтетической сетки и устройство слоя усиления .

Данный случай аналогичен указанному в п . «г» , но при недостаточной ширине проезжей части .

При существующем переходном покрытии из щебня или гравийного материала его рыхлят на глубину имеющих место выбоин , профилируют и уплотняют . Затем укладывают слои усиления в виде усовершенствованного покрытия . Для рыхления и профилирования может быть использован автогрейдер с навесным кирковщиком , для уплотнения - самоходные катки на пневмошинах или комбинированные .

При реконструкции дорог обычно производят усиление дорожной одежды . Это наиболее частый вид реконструкции .

Усиление существующей дорожной одежды должно обеспечивать общую ее прочность , соответствующую требованиям перспективного движения в конце срока службы усиленной одежды . Срок службы должен соответствовать требованиям «Технических правил ремонта и содержания автомобильных дорог» ВСН 24-88 [ 27]. При капитальном типе покрытия на дорогах I категории этот срок ( Тсл ) в зависимости от дорожно - климатической зоны и уровня надежности составляет 14 - 20 лет ( большие значения для южных районов страны и меньшего уровня надежности ). На дорогах II и III категории соответственно Тсл = 11 - 16 лет . При облегченном типе покрытия на дорогах III категории Тсл = 10 - 15 лет , а на дорогах IV и V категорий Тсл = 8 - 12 лет .

Основанием для назначения толщины слоя усиления должны быть результаты диагностики и оценки состояния автомобильных дорог , проводимых в соответствии с «Правилами диагностики» ВСН 6-90 [ 16].

Для определения перспективной интенсивности движения к концу срока службы дорожной одежды могут быть рекомендованы следующие формулы :

в случае роста интенсивности движения по геометрической прогрессии

N т = N н (1 + q ) Т- 1 ;                                                        ( 6)

в случае роста интенсивности движения по линейной зависимости

N т = N н [1 + q ( Т - 1)],                                                      ( 7)

где N т - интенсивность движения в год Т , который принимают равным сроку службы Т c л дорожной одежды , авт / сут ;

N н - начальная интенсивность движения , соответствующая году сдачи реконструированной дороги в эксплуатацию , авт / сут ;

q - расчетный показатель ежегодного прироста интенсивности движения , определяемый как средний годовой прирост по данным измерения фактической интенсивности движения за ряд предыдущих лет ( измеряется в относительных величинах ), в случае снижения интенсивности движения величина q является отрицательной .

Перспективная интенсивность движения должна быть приведена к расчетной нагрузке в соответствии с «Инструкцией» ВСН 46-83 [ 6].

По данным оценки прочности существующей дорожной одежды , проводимой в соответствии с ВСН 6-90 [ 16] или «Указаниями» ВСН 52-89 [ 32], вычисляют средний фактический модуль упругости Ефср по однообразным участкам ( участки , имеющие одинаковые грунт земляного полотна , конструкцию дорожной одежды , расчетную схему увлажнения по СНиП 2.05.02-85 , интенсивность движения , приведенную к расчетной нагрузке ).

В случае расчета слоя усиления , исходя из величины Ефср , уровень надежности усиленной конструкции будет равен 0,5. С целью повышения уровня надежности в соответствии с «Правилами диагностики» [ 16] рекомендуется вычислять оптимизированный расчетный модуль упругости дорожной одежды Е ор по формуле

Еор = Ефср (1 - вЕСЕ );                                                            ( 8)

где вЕ - коэффициент гарантийной вероятности , оптимизирующий величину среднего фактического модуля и зависящий от типа дорожной одежды , интенсивности и состава движения , фактической и требуемой прочности , однородности по прочности ;

СЕ - коэффициент вариации фактических модулей упругости дорожной одежды .

Требуемая прочность дорожной одежды для определения толщины слоев усиления может быть установлена по «Инструкции» ВСН 46-83 [ 6], но в этом случае необходим расчет по трем критериям ( модулю упругости , сопротивлению сдвигу грунта земляного полотна и малосвязных слоев дорожной одежды , сопротивлению растяжению при изгибе монолитных слоев ). Поскольку в результате оценки прочности существующей дорожной одежды имеются только данные о фактических модулях упругости , для расчета толщины слоев усиления может быть рекомендовано определение требуемого расчетного модуля упругости Етр . р , учитывающего все три расчетных критерия [ 11, 16]:

Етр . р = ( Етр · Кп · К s + D ) · Кк · Км ,                                              ( 9)

где Етр - требуемый модуль упругости , зависящий от типа покрытия и интенсивности движения , приведенной к расчетной нагрузке [ 6, 16], Па ( МПа );

Кп - коэффициент прочности , зависящий от типа дорожной одежды и категории дороги [ 6, 16];

К s - коэффициент , учитывающий необходимость обеспечения требуемой ровности [ 11, 16];

D - поправка , введение которой обеспечивает выполнение требования к прочности грунта земляного полотна по сдвигу , Па ( МПа );

Кк - коэффициент , учитывающий условия прочности песчаного слоя по сдвигу , Па ( МПа );

Км - коэффициент , который учитывает условия прочности верхних слоев из асфальтобетона при изгибе , Па ( МПа ).

Более поздние исследования , выполненные на кафедре строительства и эксплуатации дорог МАДИ - ТУ , позволили рекомендовать для определения требуемого модуля упругости дорожной одежды нежесткого типа формулу , которая более полно учитывает проблему обеспечения работоспособности дорожной одежды за счет ограничения снижения ровности и соответственно скорости движения допустимыми пределами [ 12]:

Етр . р = Кдв · 0,736 · Ко · a 1,225 ( N р . с )                             ( 10 )

где Кдв - коэффициент , учитывающий характер движения автомобилей ( при суммарном движении расчетных автомобилей по одной полосе N р . с с за срок службы , изменяющемся в пределах от 5 · 104 авт . до 107 авт ., величина Кдв изменяется в пределах 1,06 - 1,18);

К о - поправочный коэффициент , учитывающий влияние типа дорожной одежды ( при капитальном типе К о = 1; при облегченном Ко = 0,9);

a - соотношение показателей конечной и начальной ровности дорожной одежды , соответствующее снижению максимальной скорости движения одиночного легкового автомобиля в допустимых пределах ( в случае допустимого снижения скорости на 40 % a = 2,9).

Введение суммарного движения расчетных автомобилей N р . с в формулу ( 10) связано с тем , что процесс снижения ровности дорожной одежды происходит , главным образом , за счет накопления остаточных деформаций под влиянием общего количества повторяющихся автомобильных нагрузок .

Для вычисления требуемого расчетного модуля упругости с необходимым уровнем надежности применяют формулу

Етр . р = Етр (1 + t · СЕ O ) = Етр · КЕ ,                                            ( 11)

где t - коэффициент нормированного отклонения , соответствующий заданному уровню надежности ( для дорог I и II категорий рекомендуется коэффициент надежности 0,95 - t = 1,64; для дорог III категории 0,90 - t = 1,28; для дорог IV категории 0,85 - t = 1,04; для дорог V категории 0,6 - t = 0,25);

СЕ O - коэффициент вариации ожидаемого модуля упругости дорожной одежды , зависящий от вероятности дефектов в слоях дорожной одежды и земляного полотна ( для дорожных одежд капитального типа СЕ O = 0,18; для дорожных одежд облегченного типа СЕ O = 0,20);

КЕ - коэффициент , учитывающий необходимый уровень надежности конструкции дорожной одежды в зависимости от вероятности дефектов в слоях дорожной одежды и земляном полотне , КЕ= 1 + t · СЕ O , при капитальной дорожной одежде для дорог I - IV категорий КЕ = 1,30 - 1,19; при облегченной одежде для дорог II - V категорий КЕ = 1,33 - 1,05; при переходной одежде для дорог III - V категорий КЕ = 1,32 - 1,06).

Суммарное движение за срок службы дорожной одежды , приведенное к расчетной нагрузке N р . с , следует вычислять по формуле

N р . с = f пол · Σ N С I · S IC · К U ,                                                 ( 12)

где f пол - коэффициент , учитывающий распределение автомобилей по полосам движения , аналогичный такому же коэффициенту в Инструкции ВСН 46-83 [ 5];

N С I - суммарное количество проходов i - го типа , авт ,

S IC - суммарный коэффициент приведения к расчетной нагрузке воздействия на дорожную одежду транспортного средства i - го типа ;

n - число типов автомобиля ;

К U - коэффициент , учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого ( при капитальной одежде на дорогах II - IV категорий К U = 1,49 - 1,31, при облегченной одежде для дорог II - V категорий К U = 1,47 - 1,06; при переходной одежде для дорог III - V категорий К U = 1,19 - 1,04).

N С I = N iI · К C · т р . дн . · Кпу ,                                                 13)

где N iI - суточная интенсивность движения автомобилей i - го типа в первый год службы автомобильной дороги , авт / сут .;

К C - коэффициент суммирования , зависящий от срока службы дорожной одежды Тсл ( годы ) и показателя изменения интенсивности движения автомобилей данного типа по годам qi ( при распространенном расчетном сроке службы капитальных дорожных одежд Т c л = 15 лет и величине qi , меняющейся в пределах 0,95 - 1,05, значение КС находится в пределах 11 - 12, величина КС с уменьшением qi снижается , а с увеличением qi возрастает );

Тр . дн . - количество расчетных дней в году , учитывающее различные условия накопления остаточных деформаций в разные периоды года и зависящее от дорожно - климатических условий ( по данным проведенных исследований , в зависимости от дорожно - климатической зоны и типа местности по условиям увлажнения Тр . дн . может лежать в пределах от 60 до 140 сут. );

Кпу - коэффициент поперечной установки автомобиля , который учитывает неточное попадание последовательно движущихся автомобилей в один след , что несколько снижает активность воздействия автомобильной нагрузки ( в среднем Кпу = 0,7).

В процессе расчета слоев усиления необходимо учитывать , что материал этих слоев не должен быть по качеству ниже , чем материал существующего покрытия . Например , при асфальтобетонном покрытии слой усиления должен быть также из асфальтобетона . 
Источник:http://www.gosthelp.ru/text/PosobieRekonstrukciyaavto.html