Тех Карти / Титар_конспект / tit_r6

6. БУДІВНИЦТВО ДОРОЖНЬОГО ОДЯГУ З ДИСКРЕТНИХ МАТЕРІАЛІВ

6.1. Оцінка та вимоги до шарів з дискретних матеріалів

Шари із щебеню і гравію використовують для влаштування основ дорожнього одягу автомобільних доріг всіх категорій і покриття доріг нижчих категорій у ІІ-V дорожньо-кліматичних зонах. Переваги цих шарів такі: простота технології будівництва і ремонту, низька собівартість будівельних робіт, розповсюдження матеріалів для їх улаштування на території України, більш висока здатність до сприймання навантажень у порівнянні з грунтовими шарами. Недоліки шарів із щебеню і гравію: швидке розшарування покриттів, значні транспортні витрати для їх влаштування, підвищена вібрація і інтенсивне стирання шин автомобілів в період проїзду по цих покриттях.

Спосіб улаштування щебеневих шарів називають заклинюванням. Суть його полягає в тому, що великі зерна щебеню утримуються від взаємного зміщення більш малими зернами, що вдавлені в пустоти між ними. Міцність цих шарів залежить від сили тертя між сусідніми зернами щебеню, тому що сили зчеплення в щебеневих шарах дуже малі (рис. 17).

У шарах із звичайного щебеню заклинювання виконують менші зерна, а також зерна, що руйнуються в процесі влаштування конструктивного шару. Для цих шарів спосіб улаштування дістав назву самозаклинювання. Кам’яна мука, що утворюється при роздавлюванні зерен щебеню, може підвищити сили зчеплення шару в цілому.

Гравійні покриття влаштовують за способом щільних сумішей. Для цього використовують підібраний матеріал оптимального фракційного складу, що забезпечує максимальне зближення його часток при ущільненні. Пори в шарові гравію заповнюють менші за розміром фракції. В разі необхідності додавання в гравій грунту віддають перевагу суглинку (8...12% від маси гравію).

Гравійні покриття мають низький коефіцієнт внутрішнього тертя (ϕ < 1), але підвищене зчеплення, що позитивно впливає на міцність усього шару матеріалу. Рекомендується вводити в гравійну суміш не менше 25% по масі роздрібнених зерен.

Мінімальна товщина шарів щебеню (гравію) повинна складати на піщаній основі 15 см, а на міцній основі – 10 см, незалежно від результату розрахунку на міцність дорожнього одягу. Одночасно найменша товщина цих шарів повинна перевищувати в півтора раза розмір зерен конструктивного матеріалу.

Максимальна товщина шару має бути не більше 18 см при ущільненні його котками з металевими валками і 25 см в щільному тілі при використанні котків на пневматичних шинах.

Ширина основи з щебеню і гравію повинна бути більшою від ширини покриття на 0,50...0,75 м з кожного боку в конструкції з присипним узбіччям.

Шари влаштовують із звичайного або фракційного щебеню. Міцність шару з щебеню підібраного складу помітно збільшується в порівнянні із звичайним матеріалом.

Об’єм кам’яного матеріалу в насипному вигляді визначають з урахуванням запасу на ущільнення. Для піщано-гравійних сумішей і щебеневих оптимального

складу (щебінь марки 800 фракцій 40-70 і 70-120) приймають коефіцієнт ущільнення

1,25...1,30, а для щебеню марок 600-300 і шлаку – 1,3...1,5.

Щебеневі покриття і основи влаштовують із щебеню, який повинен відповідати вимогам будівельних норм, державних стандартів. Міцність і морозостійкість кам’яних матеріалів регламентують залежно від категорії автомобільної дороги (окремо для покриттів і основ).

Вимоги до щебеню і гравію, що входять до складу щільних сумішей, значно помірніші від попередніх кам’яних матеріалів, бо в цих шарах розглянуто матеріали, менше відкриті для дії кліматичних факторів.

Для поліпшення ущільнення шару дорожнього одягу з гравійного матеріалу, що має марку Др12 і вищу, а також налічує більше 50% зерен із гладкою поверхнею, бажано додавати не менше 25% щебеню по масі.

Щебінь використовують без домішків бруду, пилуватих і глинистих часток кубоподібної форми. В щебені для покриттів доріг ІV, V категорії обмежують вміст зерен пластинчатої (лещадної) та голкоподібної форм 15% по масі, а в основах доріг І-ІІІ категорій припускають їх частку до 35%.

Щебінь (гравій) в конструкціях покриттів повинен мати марку за показником пластичності Пл І і першу марку за показником водостійкості. Вимоги до щебеню в основах менш жорсткі. Щебінь (гравій) за показником водостійкості повинен бути не нижче другої марки для будь-якої категорії дороги, а за показником пластичності

– не нижче марки Пл 2 для основ доріг І-ІІІ категорій і не нижче марки Пл 3 для основ доріг ІV, V категорій.

6.2 Будівництво шарів із щебеню

Щебеневі покриття і основи влаштовують у такій технологічній послідовності: контроль рівня якості основи або земляного полотна, розмітка країв щебеневого шару; влаштування упору з грунту, транспортування щебеню фракції 70...120 або 40...70 мм; укладання та розподіл щебеню на основу; ущільнення щебеню котками з поливанням його водою; транспортування щебеню (клинця); розподіл щебеню (клинця) розподільником; розмітання щебеню (клинця) механічними щітками; поливання водою щебеню; ущільнення шару котками; транспортування кам’яного дріб’язку; розподіл його розподільником; розмітання кам’яного дріб’язку; поливання водою щебеневого шару; остаточне ущільнення щебеневого шару.

Головною машиною в складі машинно-дорожнього загону, який влаштовує щебеневий шар, приймають самохідний розподільник. Він проводить укладання матеріалу і його попереднє ущільнення. В гіршому випадку функції розподілу щебеню виконують бульдозери або автогрейдери, обладнані стабілізуючими, слідкуючими та програмуючими системами.

Перед початком роботи розподільник ставлять у положення, при якому заслінка бункера знаходиться над місцем початку укладання щебеню. Брус машини, який вирівнює поверхню бетону, піднімають разом із рамою за допомогою тросової підвіски і двох черв’ячних редукторів на висоту, що дозволяє розподіляти щебінь на проектну товщину з урахуванням коефіцієнта ущільнення матеріалу. Далі регулюють нахил бруса вручну гвинтами відповідно до поперечного профілю

щебеневого шару. Ширину смуги укладання щебеню при потребі змінюють боковими обмежувачами або розширювачами.

Щебінь завантажують в бункер розподільника спереду або з боку машини. В останньому випадку встановлюють спеціальні в’їзні трапи для заїзду автосамоскидів.

Вібратори вмикають лише після переміщення їх на розподілений щебінь. Розподільник укладає щебінь при швидкості 0,10...0,15 км/год (перша – друга передача). Після укладання першої смуги довжиною 50...150 м розподільник повертається до початку захватки і висипає щебінь на наступній смузі.

Підготовка до ущільнення шару полягає у вирівнюванні граблями з’єднання суміжних смуг укладання щебеню, країв щебеневого шару, збиранні надлишку щебеню та і заповненні пустот на поверхні шару.

Ущільнення та розклинювання щебеню виконують не пізніше одної-трьох діб після укладання на основу, щоб попередити його забруднення або надмірне зволоження атмосферними опадами.

Ущільнення основної фракції ведуть до встановлення стійкого положення окремих гранул в шарові шляхом обтисування і взаємозаклинювання. Для цього використовують котки на пневматичних шинах масою не менше 16 т із тиском повітря в шинах від 0,6 до 0,8 МПа, причіпні вібраційні котки масою не менше 6 т, гравтасті котки масою не менше 15 т, самохідні гладковалкові котки масою не менше 10 т і комбіновані котки масою більше 16 т.

Приблизно приймають для ущільнення не менше десяти проходів котків статичного типу, 6 – комбінованих типів і 4 – вібраційного типу.

Для зменшення сухого тертя між сусідніми камінцями перед ущільненням проводять попереднє поливання щебеню водою з розрахунку 15...25 л на 1 м2.

Ущільнення щебеню котками починають від обочин з наступним наближенням місць проходів котків до середини проїзної частини дороги. Кожен попередній слід перекривають наступним на 1/3 ширини барабана (валка). Перший прохід роблять так, щоб укочувалась смуга упорного грунтового валу (обочини) шириною 30...40 см. Ця схема ущільнення зберігає без змін ширину щебеневого шару. Біля обочин (у зоні смуг накату) число проходів котка приймають більшим, а біля осі дороги – меншим. Швидкість руху котків у період укочування щебеневого шару підтримують у межах 1,5...2,0 км/год. Ознакою завершення ущільнення основної фракції щебеню служить припинення хвилеутворення перед котком і відсутність помітного для ока осідання щебеню. Число проходів котків уточнюють пробним ущільненням.

Далі проводять розклинювання щебеню (дво-, триразове) з ущільненням кожної фракції.

Для основ припускають одноразове розклинювання, а при використанні осадкових порід марки 600 за показником міцності допускають виконання робіт за один етап. Ці матеріали ущільнюють котками на пневматичних шинах масою, яка перевищує 16 т, не менше ніж за 20 проходів.

6.3. Будівництво гравійних шарів

Гравійні основи та покриття залежно від проектної товщини влаштовують одноабо двошаровими (при товщині понад 20 см). У нижній шар основи (покриття) суміші вкладають із крупнішим гравієм, а у верхній – з дрібнішим.

У період будівництва гравійних основ і покриттів виконують такі операції: підготовку земляного полотна; розмітку країв шару; влаштування корита (або упору); доставку, розподіл і розрівнювання гравію (гравійно-піщаної суміші); зволоження і ущільнення шару.

Перші операції проводять традиційними методами, які описані в розділі про влаштування щебеневих шарів.

Головними машинами для будівництва гравійних шарів приймають самохідні розподільники або автогрейдери.

Оптимальну гравійну суміш одержують або готують у кар’єрах. Рідше гравійну суміш готують безпосередньо на дорозі за допомогою автогрейдера, фрези, дискових борон чи самохідного змішувача. Найбільша однорідність досягається при введенні в гравій злегка зволоженого дрібнозему, щоб не утворювалися грудки або пил.

Кількість проходів залежить від маси матеріалу, товщини шару, типу машини. Дрібнозем із гравієм спочатку перемішують дисковими боронами, фрезами (три – чотири проходи по одному сліду), а потім автогрейдером (шість – дванадцять проходів по одному сліду).

Гравійний матеріал транспортують автомобілями-самоскидами і розвантажують в конуси з урахуванням товщини шару в ущільненому стані. Перевагу віддають розподілу сумішей самохідними розподільниками. В цьому випадку автомобілі-самоскиди вивантажують суміш у бункер самохідних розподільників. При неможливості проїзду по шару, який підстиляє одяг (наприклад, піщаному дренуючому), суміші розподіляють насуванням бульдозером методом «від себе».

Роботу не виконують, якщо земляне полотно надмірно зволожене. Автогрейдер розподіляє і розрівнює гравійно-піщану суміш за 17 кругових проходів (рис. 18). Товщину розсипання регулюють за допомогою попередньо виставлених кілочків по осі і краях проїзної частини. Висота кілочків відповідає товщині шару в неущільненому стані. Суміш у період укладання повинна мати оптимальну вологість. Допускають відхилення її в межах до 10 %. При недостатній вологості гравійно-піщану суміш зволожують поливально-мийною машиною за 20-30 хвилин до початку ущільнення. Орієнтовна норма поливання гравійного матеріалу складає 6...12 л/м2, для південних районів (IV-V дорожньо-кліматична зона) – 12...24 л/м2. У процесі розподілу матеріалу виконують контроль якості робіт, ліквідують дефекти. Необхідно заповнити пустоти між обочиною та краєм шару. Для зменшення кількості дефектів доцільно спочатку зрізати вершки конусів, зібрати матеріал у валок по осі дороги. Потім розрівняти гравійно-піщану суміш автогрейдером, ніж якого ставлять під кутом захвату 80...90° і кутом зарізання 0...3°.

Ущільнення виконують самохідними котками на пневмошинах, котками з металевими валками статичної дії та вібраційними котками. Котки на пневмошинах

ущільнюють шари найбільшої товщини (до 25 см), але при цьому дають найменшу кількість пошкоджених зерен гравійних матеріалів. Спочатку шар укочують шинами із зниженим тиском, а потім тиск збільшують до максимального значення.

Попереднє ущільнення шару виконують також котками статичної дії масою 5...8 т, а потім завершують ущільнення котками масою 8...10 т. Кількість проходів котків по одному сліду визначають пробним ущільненням. Орієнтовно її приймають для котків на пневматичних шинах масою 10...25 т для одношарової конструкції з гравійного матеріалу 4...6, а двошарової – відповідно 3...6 і 2...4 проходів. Для котків з металевими вальцями статичної дії масою 5...8 т планують 8...10 проходів для одношарової конструкції, а двошарової – відповідно 6...10 и 4...7 проходів. Остаточне ущільнення гладковальцьовими котками масою 8...12 т виконують за 1...12 проходів при одношаровій конструкції, а для двошарової відповідно – 8...15 і 5...8 проходів по одному сліду.

Швидкість руху котків обмежують при перших проходах 1,5...2,0 км/год, а потім доводять до 3...4 км/год, а для котків на пневматичних шинах – до 6 км/год. Ущільнення починають від країв до середини проїзної частини. Кожен наступний прохід повинен перекривати попередній на 25...30 см. У процесі ущільнення контролюють ступінь ущільнення, рівність і поперечний ухил проїзної частини.

Верхній шар покриття (основи) укочують у тій же послідовності, що і нижній шар. Перший прохід котка повинен захоплювати 0,5...0,6 м обочини, щоб кромка гравійного покриття мала надійний упор. Автомобільний транспорт завершує ущільнення гравійного шару. Догляд за гравійним покриттям полягає в систематичному його утюженні після дощів і регулюванні руху автотранспорту по ширині проїзної частини. Колії, вибоїни засипають новим гравійним матеріалом. Автогрейдером зрізають бугри та додатково профілюють поверхню шару.

Для забезпечення довговічності гравійних покриттів і поліпшення умов руху передбачають поверхневу обробку їх для запобігання пилоутворенню.

Часто верхній шар гравійного покриття обробляють знепилюючими домішками у вигляді розчинів гігроскопічних солей (2...3 л/м2) або органічними речовинами для підвищення працездатності і поліпшення умов руху транспорту.

6.4 Контроль якості робіт

Організацію операційного контролю якості робіт покладають на майстра або виконроба.

Через кожні 100 м перевіряють висотні позначки за допомогою геодезичних інструментів, вимірюють ширину шару рулеткою, контролюють товщину шару неущільненого матеріалу, визначають поперечний нахил шару шаблоном із рівнем.

Рівність поверхні оцінюють за наявністю і величиною просвіту під рейкою довжиною 3 метри. Для цього на відстані 0,75...1,00 м від кожного краю шару по смузі накату в п’яти контрольних точках шаблоном вимірюють просвіт під рейкою. Контрольні точки беруть на відстані 0,5 м одна від одної і 0,5 м – від країв рейки.

Щозміни не рідше одного разу перевіряють вологість щебеню і гравійнопіщаної суміші. Постійно контролюють візуально якість розподілення кам’яних матеріалів та їх ущільнення. Якість ущільнення щебеневих, гравійних і шлакових

шарів дорожнього одягу оцінюють на всій довжині ділянки робіт після контрольного проходу котка масою 10...13 т. Коток не повинен залишати слідів на поверхні шару і давати хвилі перед валком. Зерна матеріалу, які кладуть під валок котка, повинні бути повністю роздавлені, а не вдавлені в шар дорожнього одягу.

Однорідність гравійно-піщаної суміші, яку готують на дорозі, контролює лабораторія. Одночасно в період перемішування візуально слідкують, щоб не утворювались грудки з дрібняка чи інших фракцій суміші.

Візуальна оцінка якості щебеневих і гравійних шарів дозволяє не тільки виявити їх недоліки, а й передбачити можливі причини браку та намітити способи його ліквідації. Наявність на поверхні шару хвиль може бути викликана надлишком дрібних фракцій мінерального матеріалу. Виступи зрізають автогрейдером. Продукти руйнування та дрібні частинки гравію (щебеню) змітають на обочини, а шар посилено утюжать з одночасним зволоженням водою. Місцеві руйнування виникають часто через невдале розклинювання або неоднорідність гранулометричного складу. Окремі пошкоджені місця переробляють повністю.

Підвищена деформативність, виникнення колій часто зумовлені надлишком мінеральних частинок до 0,05 мм. Причиною недоущільнення щебеню може бути зайва кількість проходів котка і обламування країв граней щебеню. Шар розклинюють дрібним щебенем, чорним піском або сумішшю цементу з піском у зволоженому стані. Затримка в ущільненні може бути через надмірне зволоження основи, що вимагає зупинити роботи до просихання розташованих нижче шарів і земляного полотна. Якщо міцність шару з активного мінерального матеріалу зростає повільно, то причиною цього явища може бути нестача вологи. В цьому випадку матеріал шару розпушують, дозволожують і ущільнюють повторно.

Поперечні тріщини на поверхні шару виникають при ущільненні його в сухому стані. Якщо після зволоження не вдається позбутися поперечних тріщин, то заміняють коток на більш легкий.

Запитання для самоперевірки

1.Як візуально перевіряють якість ущільнення щебеневого шару?

2.Чим досягається стійкість гравійних шарів?

3.Які особливості ущільнення гравійних шарів?

4.Яка технологічна послідовність будівництва гравійних шарів?

5.Назвіть основні робочі операції при влаштуванні гравійних шарів.

6.Яка технологічна послідовність улаштування щебеневих шарів?

7.Перелічіть недоліки шарів дорожнього одягу з дискретних матеріалів.

8.Які технологічні параметри контролюють при будівництві гравійних шарів?

9.Дайте перелік зовнішніх ознак ущільнення щебеневого шару.

10.Які геометричні параметри контролюють при будівництві гравійних покриттів?

11.Поясніть особливості догляду за готовими щебеневими покриттями.