Указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд

сетка

Трещины образуют четырехугольники с расстоянием между противоположными сторонами менее 1 м

Келейность

Плавное искажение поперечного профиля покрытия, локализованное вдоль полос наката. На покрытиях, устроенных с применением вяжущих, нередко сопровождается продольными трещинами и сеткой трещин

Просадки

Резкое искажение профиля покрытия, имеющее вид впадины с округлыми краями. На покрытиях, устроенных с применением вяжущих, просадки сопровождаются сеткой трещин, нередко охватывающей также и зоны покрытия, непосредственно к ним прилегающие

Проломы

Полное разрушение дорожной одежды на всю ее толщину с резким искажением профиля покрытия. На покрытиях, устроенных с применением вяжущих, сопровождаются сеткой трещин в зонах покрытия к ним прилегающих

Выкрашивание и шелушение

Поверхностные разрушения покрытия за счет потери отдельных зерен минерального материала и отслаивания вяжущего

Выбоины

Местные разрушения дорожного покрытия, имеющие вид углублений с резко выраженными краями

Волны

Закономерное чередование (через 0,5 - 2,0 м) на покрытии впадин и гребней, в поперечном направлении по отношению к продольной оси дороги

Сдвиги

Смещение покрытия «наблюдающееся обычно на крутых спусках, в местах остановок и торможения автомобилей. Иногда в местах сдвига наблюдаются разрывы покрытия

Открытые пучины и пучиноопасные места

Сетка трещин на покрытии с выдавливанием грунта на поверхность, взбугривание покрытия с сеткой трещин, зыбь покрытия под колесом автомобиля

2.3 Подготовка к детальному обследованию

2.3.1. Подготовку к детальному обследованию проводят одновременно с предварительным обследованием дорожных покрытий или непосредственно после проведения визуального обследования.

2.3.2. На первом этапе работ анализируют:

продольный профиль и план трассы (проектная и исполнительная документация);

условия строительства (реконструкции) дороги, т.е. погодно-климатические условия в момент возведения земляного полотна и устройства конструктивных слоев дорожных одежд, технологию производства работ на всех этапах устройства земляного полотна и дорожных одежд (журналы производства работ);

мероприятия по содержанию дороги и данные о времени проведения ремонтных работ, виды ремонтов с указанием состояния дорожной одежды перед ремонтом, объем и технологию выполненных работ, качество работ и применявшихся материалов, погодно-климатические условия при производстве ремонтных работ (паспорт, акты приемки работ, журналы производства ремонтных работ и т.д.);

данные учета состава и интенсивности движения автомобилей за весь период эксплуатации, предшествующей обследованию (сводные ведомости по учету движения);

данные о фактическом состоянии покрытия и результаты ранее проведенных обследований (отчеты по оценке прочности дорожной одежды, дефектные ведомости, отчеты о весенних и осенних осмотрах дороги и т.д.).

2.3.3. Данные анализа технической документации и дефектных ведомостей (см. п. 2.2.3) используют для назначения характерных участков в пределах перегонов, требующих детальных обследований.

2.3.4. За характерный принимают участок, отличающийся от соседних хотя бы одним из признаков: конструкцией дорожной одежды, грунтом земляного полотна и типом его поперечного профиля, типом местности по условиям увлажнения, технологией устройства одежды и качеством применявшихся при этом материалов, интенсивностью движения, приведенной к интенсивности движения расчетного автомобиля, состоянием покрытия по видам дефектов.

2.3.5. Нахождение границ характерных участков производят с помощью сводной ведомости (рис. 2.2). При этом необходимо, чтобы длина характерного участка была не менее 500 м.

2.3.6. При определении границ характерных участков смежные участки могут быть объединены при прочих равных условиях, если:

расчетные (проектные) модули упругости дорожных конструкций отличаются не более чем на 5%;

требуемые модули упругости конструкций, определенные по фактическим интенсивностям расчетного движения при соблюдении первого условия, отличаются между собой не больше ±5%.

2.4. Испытание дорожных одежд нагрузкой

(детальное обследование)

2.4.1. Полевые испытания дорожных конструкций проводят в расчетный и нерасчетный периоды года при условии обеспечения требований п. 1.6.

2.4.2. Полевые испытания следует начинать с испытания дорожных конструкций на контрольных точках. На каждом характерном участке (см. п. 2.3.4) выбирают одну контрольную точку в таком месте на покрытии, где состояние его по видам дефектов является характерным для данного участка. Если в пределах характерного участка развито несколько видов дефектов, занимающих примерно одинаковые площади, то контрольную точку надо располагать в пределах минимальных высот насыпи на участке или в зоне распространения дефекта, соответствующего худшему состоянию покрытия. Контрольные точки следует располагать на ближайшей к кромке покрытия полосе наката.

Километры

Конструкция дорожной одежд

Грунт земля­ного полотна

Суглинок тяжелый

Супесь

Тип местности по условиям увлажнения

Тип I

Тип II

Приведенная интенсивность движения

Учетный пункт № 2

630 авт./сут

Учетный пункт № 3

900 авт./сут

Состояние по­крытия по ви­дам дефектов

Частые трещины

Редкие трещины, местами отдельные трещины и выбоины

Отдельные и редкие трещины

Характерные участки и рас­положение контрольных точек

км 28+070

1,2 м

км 32

1,2 м

км 36+520

1,2 м

км 41+000

1,4 м

Рис. 2.2. Пример сводной ведомости результатов визуальной оценки состояния проезжей части и анализа документальных данных о дороге

АБМЗ — асфальтобетон мелкозернистый; ЧЩ — черный щебень

Расположение контрольной точки уточняется в процессе проведения детальных обследований

Местоположение контрольной точки должно быть уточнено в ходе проведения линейных испытаний после статистической обработки полученных результатов, когда прогиб на данной контрольной точке отличается более чем на 10% от прогиба, соответствующего допускаемому проценту деформированной поверхности покрытия на обследуемом характерном участке. Место расположения контрольной точки должно быть отмечено на покрытии яркой водостойкой краской в виде прямоугольника размером 10´20 см, вытянутом в продольном направлении. Координаты привязки следует указать в сводной ведомости (см. последнюю строку рис. 2.1; числитель — расстояние от контрольной точки километрового столба, знаменатель — расстояние от контрольной точки до кромки покрытия).

2.4.3. Контрольные испытания осуществляют методом статического нагружения колесом автомобиля. Для испытаний применяют грузовой двухосный автомобиль, у которого нагрузка на заднее колесо в пределах 30 - 50 кН, давление воздуха в шинах — 0,50 - 0,55 МПа. Шины задних колес автомобиля должны иметь дорожный тип рисунка протектора и быть в хорошем состоянии.

Если испытание дорожных конструкций проведено автомобилем, весовые параметры которого отличаются от параметров нагрузки группы А (прил. 5), то приведение результатов испытаний к этой нагрузке осуществляют по формуле, справедливой при значении коэффициента Пуассона дорожной конструкции m = 0,3:

, (2.1)

где — модуль упругости дорожной конструкции при воздействии нагрузки группы А, МПа;

— коэффициент, равный 0,36 МПа×см/кН;

Q_к — нагрузка на колесо используемого автомобиля, кН;

l — величина измеренного обратимого прогиба, см.

Нагрузку на колесо проверяют с помощью переносных гидравлических или других весов, обеспечивающих точность взвешивания до 0,5 кН (прил. 1).

В случае отсутствия переносных весов можно определить нагрузки на колесо автомобиля взвешиванием на автомобильных весах предприятий. Автомобиль заезжает на платформу только задней осью. Искомую нагрузку определяют делением пополам получаемого результата.

Для измерения обратимых прогибов используют длиннобазовый рычажный прогибомер (прил. 2). Допускают использование других приборов, обеспечивающих измерение прогибов с точностью не менее ± 0,02 мм. При соответствующем технико-экономическом обосновании испытание на контрольных точках может быть проведено методом кратковременного нагружения.

2.4.4. Линейные испытания дорожных одежд проводят высокопроизводительным методом кратковременного нагружения установкой динамического нагружения типа УДН-НК конструкции МАДИ (см. прил. 2).

При соответствующем технико-экономическом обосновании возможно использование других средств кратковременного нагружения, обеспечивающих время действия нагрузки Т^* ³ 0,02 сек и точность измерения прогибов не менее 5%. При отсутствии установок динамического нагружения можно также применять метод статического нагружения колесом автомобиля (состав и оснащение бригады для проведения испытаний даны в прил. 3).

2.4.5. При одновременном использовании методов статического и кратковременного нагружения проводят тарировочные испытания с целью приведения результатов линейных испытаний к сопоставимому виду. Эти испытания проводят последовательно методами статического и кратковременного нагружения на трех характерных для обследуемой дороги участках (длиной не менее 500 м каждый), различающихся состоянием покрытия. На каждом характерном участке испытывают не менее 30 равномерно расположенных вдоль дороги точек обоими методами. По значениям фактических прогибов l_ф характерных участков (прил. 6) строят график регрессионной зависимости между статическими и динамическими прогибами. При этом необходимо учитывать, что при испытании дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями толщиной 5 - 20 см, устроенными на щебеночном основании 12 - 30 см, булыжной мостовой, щебне и грунте, обработанными цементом (толщиной 15 - 20 см), с нижними слоями из песка до 50 см, уложенными на земляное полотно из песчаного, супесчаного и суглинистого грунтов во II - III дорожно-климатических зонах РСФСР, имеет место единая регрессионная зависимость:

l_ф = Х₁ l_д + Х₂, (2.2)

где Х₁ и Х₂ — коэффициенты регрессионной зависимости;

l_ф — фактический прогиб конструкции на характерном участке, соответствующий допустимому проценту деформированной поверхности покрытия или расчетной надежности дорожной одежды, при статическом нагружении колесом автомобиля с параметрами нагрузки группы А (прил. 5), см;

l_д ¾ то же, но при испытаниях установкой типа УДН-НК (определяется в соответствии с прил. 6), см;

2.4.6. Линейные испытания проводят равномерно по полосе наката (1 - 1,5 см от кромки покрытия) в объеме:

20 испытаний на каждом километровом отрезке характерного участка и на каждом отрезке характерного участка длиной менее 1 км при расчетном уровне надежности дорожной одежды 0,85 - 0,90;

28 испытаний — при уровне надежности 0,95;

12 -"- - " - -"- 0,75 - 0,80;

10 испытаний — при уровне надежности 0,5 - 0,6.

Возможно проведение линейных испытаний участками длиной по 500 м в пределах каждого километрового отрезка при сохранении указанного объема испытаний. Если расчетный уровень надежности обследуемой дорожной одежды не известен, то на каждом отрезке проводят 30 испытаний. Точки испытаний, попадающие в зоны пучинообразования, выносят за пределы этих зон. Места развития пучин обследуют отдельно путем вскрытия дорожной одежды.

2.4.7. При измерении прогибов необходимо строго соблюдать правила техники безопасности (прил. 3).

2.4.8. При проведении оценки прочности могут быть различные варианты полевых испытаний дорожных одежд нагрузкой:

только в расчетный период;

только в нерасчетные периоды года;

непрерывные — в расчетный и нерасчетный периоды года;

комбинированный метод, когда линейные испытания проводят в нерасчетные периоды года, а контрольные испытания — непрерывно в течение всего сезона испытаний.

Вариант испытаний выбирают (по технико-экономическим соображениям) в зависимости от задач обследования, наличия оборудования, объемов и сроков выполнения работ.

2.4.9. Особенности испытания в расчетный период. При значительном протяжении обследуемого участка (более 20 км) испытание необходимо начинать с южного или западного его конца. В местах, подверженных интенсивному солнечному освещению, испытание рекомендуют проводить раньше, чем в затененных местах (глубокие выемки, участки, проходящие в лесу и др.).

Контрольные испытания в расчетные (весенние) периоды года должны быть начаты за 7 - 10 дней до обычного срока ограничения движения в районе обследуемой дороги и продолжены в течение всего периода наибольшего ослабления дорожной конструкции. Ориентировочно продолжительность расчетного периода в сутках в районах с сезонным промерзанием грунта земляного полотна (П-Ш ДКЗ) определяют:

= h_o/а, (2.3)

где h_o — глубина промерзания грунта земляного полотна, см;

a — среднесуточная скорость оттаивания, равная от 1 до 3 см/сут, рассчитываемая по скорости опускания нулевой изотермы, приведенной в климатических справочниках.

На каждой контрольной точке испытания проводят через день с 14.00 до 17.00. В процессе испытаний на контрольных точках следует строго следить за установкой колеса автомобиля в пределах прямоугольника, отмеченного краской на покрытии. Общий период испытаний на каждой контрольной точке — не менее 30 - 35 дней.

Для приведения результатов испытаний к расчетному году параллельно с испытанием контрольных точек определяют влажность грунта земляного полотна. Для этого вырывают шурфы на обочине непосредственно вблизи контрольных точек и периодически (один раз в 3 - 5 дней) отбирают пробы грунта из-под проезжей части для выявления изменения относительной влажности грунта во времени.

При проведении линейных испытаний в расчетный период работы начинают, когда по результатам испытаний на контрольных точках будет видна общая тенденция снижения их прочности во времени (увеличение прогиба под нагрузкой). При этом независимо от начала линейных испытаний следует в прежнем режиме проводить испытания на контрольных точках и продолжать их до тех пор, пока не станет видна общая тенденция стабилизации величины прогиба дорожной конструкции. Следует стремиться, чтобы линейные испытания были закончены раньте, чем на контрольных точках.

2.4.10. Особенности испытаний в нерасчетный период года. В нерасчетные периоды года на каждой контрольной точке проводят одноразовое испытание с одновременным измерением температуры покрытия и влажности грунта земляного полотна непосредственно под дорожной одеждой в шурфе, отрытом на обочине напротив контрольной точки. Время между линейными испытаниями и испытаниями на контрольной точке не должно превышать двух часов. Кроме того, на каждом виде дорожной одежды одну из контрольных точек испытывают в течение одного дня через каждые два часа (с 8.00 до 17.00) с одновременным измерением температуры покрытия. Причем в течение этого времени не должны выпадать осадки. Испытания с использованием прогибомера можно проводить при температуре покрытия не выше 50 °С.

3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

3.1. Испытание в расчетный, неблагоприятный по условиям увлажнения период года

3.1.1. Результаты разновременных линейных испытаний перед обработкой методами математической статистики корректируют приведением их к сопоставимому виду. Такую корректировку осуществляют с помощью графика изменения прогиба конструкции во времени (график прогиб — время), построенного по результатам ежедневных измерений прогиба на контрольных точках (прил. 4).

3.1.2. Для объективной оценки состояния дорожных конструкций в условиях непрерывного изменения их жесткости во времени, а, следовательно, и неодинакового воздействия транспортных средств на дорогу, корректировку получаемых при испытаниях результатов осуществляют путем их приведения к состоянию конструкции, наиболее характерному, типичному для всего расчетного периода. Типичное состояние конструкции, характеризуемое модулем упругости Е_ср, определяют с учетом длительности различных состояний в расчетный период года: