Методические рекомендации по повышению качества дорожных оснований из щебня различных пород


МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ КАЧЕСТВА ДОРОЖНЫХ ОСНОВАНИЙ ИЗ ЩЕБНЯ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД

Одобрены Минтранстроем

Москва 1980

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ КАЧЕСТВА ДОРОЖНЫХ ОСНОВАНИЙ ИЗ ЩЕБНЯ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД. Союздорнии. М., 1980.

Изложен комплекс технических мер по повышению качества и технико-экономической эффективности конструкций дорожных одежд с основаниями из каменных материалов различных горных пород.

Дана новая классификация горных пород и получаемого из них щебня, учитывающая происхождение, минералогический состав, прочностные свойства породы, а также пластичность мелких фракций, которые получаются при ее измельчении. Щебень охарактеризован по степени уплотняемости под катком. Указанный комплекс свойств позволяет более обоснованно выбирать материал для получения оснований дорожных одежд с требуемыми эксплуатационными показателями.

Методы производства работ, в первую очередь уплотнение щебня или смесей из каменных материалов, усовершенствованы в целях получения максимальных значений модулей упругости слоя с учетом свойств каменных материалов.

При отсутствии возможностей получения требуемого модуля упругости слоя предлагается укреплять основание цементопесчаной смесью по способу пропитки.

Приведены расход смесей и требования к их прочности. Для контроля качества строительства оснований из каменных материалов даны методы оценки модуля упругости и плотности слоя непосредственно в дорожной одежде.

Табл. 3, рис. 3.

Предисловие

Щебеночное основание - наиболее распространенный тип дорожного основания в практике современного строительства. Технологические преимущества оснований из щебня по сравнению со смесями, обработанными вяжущими, обусловлены простотой производства работ и возможностью проведения их в самых сложных погодных условиях, в том числе зимой. Наряду с этим, технико-экономическая эффективность дорожных конструкций со щебеночными основаниями зачастую снижается из-за неудовлетворительного качества их проектирования и строительства.

«Методические рекомендации по повышению качества дорожных оснований из щебня различных пород» направлены на повышение качества проектирования и строительства дорожных одежд со щебеночными основаниями. Они могут быть использованы при проектировании и строительстве нежестких дорожных конструкций, в которых щебеночное основание является несущим конструктивным элементом.

Настоящие «Методические рекомендации» разработаны на основе опыта строительства щебеночных оснований трестов «Севзапдорстрой», «Лендорстрой», производственного объединения «Ленавтодор» и экспериментально-технических исследований Ленинградского филиала Союздорнии по вопросам физико-механических свойств каменных материалов и устроенных из них конструктивных слоев, совершенствования принципов конструирования и технологии производства работ и др. В разработках использованы результаты исследований Союздорнии, МАДИ, ХАДИ, материалы обследований дорог в процессе эксплуатации и зарубежный опыт строительства оснований дорожных одежд.

«Методические рекомендации» составили кандидаты технических наук А.О. Салль, Ю.М. Васильев, В.М. Юмашев.

1. Общие положения

1.1. Эксплуатационная устойчивость дорожной одежды зависит в основном от жесткости щебеночного основания, оцениваемой модулем упругости («Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-72).

1.2. Выполнение требований «Методических рекомендаций по повышению качества дорожных оснований из щебня различных пород» позволяет управлять качеством щебеночного основания с технико-экономической оптимизацией выбора конструктивных решений, материалов и методов строительства. «Методические рекомендации» развивают и дополняют действующие нормативные документы: ВСН 46-72 - по вопросам конструирования, дорожных одежд с учетом свойств каменных материалов основания, «Автомобильные дороги. Правила производства и приемки работ. Приемка в эксплуатацию» СНиП III-Д.5-73 и «Технические указания по устройству оснований дорожных одежд из каменных материалов, не укрепленных и укрепленных неорганическими вяжущими» ВСН 184-75 - в части требований к щебню, технологии строительства щебеночных оснований и контроля их качества; при этом материалы и методы производства работ выбирают из условия достижения конструктивными слоями максимальной жесткости.

2. Классификация и выбор каменных материалов

2.1. Щебень должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267-75 «Щебень из естественного камня для строительных работ».

2.2. Для обеспечения жесткости щебеночного основания необходимо предъявлять требования к следующим основным свойствам щебня (табл. 2.1):

прочности, устанавливаемой в соответствии с ГОСТ 8267-75;

твердости исходной горной породы;

числу пластичности образующихся при его измельчении зерен фракций мельче 0,63 мм;

размеру зерен.

Таблица 2.1

Группа горных пород

Горные породы

Свойства щебня

Класс прочности

Марка по прочности

Потеря массы при испытании в полочном барабане, %, не более

Оценка уплотняемости

Категория пластичности

I

Магматические (граниты, сиениты, диориты, габбро, базальты, андезиты, трахиты, кристаллические сланцы и др.)

1

1200

25

Неудовлетворительно

П

2

1000

35

То же

П

3

800

45

П

4

600

60

Хорошо

п, с

II

Песчаниковые (песчаники, кварциты)

1

1000

25

Неудовлетворительно

П

2

800

35

То же

П

3

600

45

Удовлетворительно

П

4

400

60

Хорошо

п, с

5

200

60

То же

п, с, г

III

Карбонатные (известняки, мрамор, доломиты)

1

1000

25

Удовлетворительно

П

2

800

35

Хорошо

П

3

600

45

То же

П

4

400

60

п, с, г

5

200

60

п, с, г

Примечание. Щебень из гравия относят к той группе пород, представители которой в данном материале занимают более 50 % объема.

2.3. Щебень в зависимости от пластичности мелочи, образующейся при его измельчении, подразделяют на три категории: П, С, Г, которые используют как дополнительную характеристику к классу прочности щебня (например, 400-П, 400-С и т.п.).

К категории П относится щебень, в котором мелкие фракции, образовавшиеся после его испытания на дробимость или износ в полочном барабане, представляют собой песок; С - мелкие фракции представляют собой супесь, Г - суглинок или глину.

2.4. По показателям механических свойств, от которых зависит жесткость щебеночного основания, щебень подразделяют на три группы:

А - прочный, легкоуплотняемый, из карбонатных пород 2 - 3-го классов прочности. Смесь мелких фракций, образующихся при измельчении, не раскатывается (категория П);

Б - прочный, трудноуплотняемый, из магматических пород 1 - 3-го классов прочности и из песчаниковых пород 1 - 2-го классов прочности. Смесь мелких фракций, образующихся при измельчении, не раскатывается (категория П);

В - малопрочный, легкоуплотняемый, из карбонатных и песчаниковых пород 4 - 5-го классов прочности и из магматических пород 4-го класса прочности (категории П, С, Г).

Щебень с удовлетворительной уплотняемостью из песчаниковых пород 3-го класса и из карбонатных пород 1-го класса прочности (см. табл. 2.1 - может быть отнесен к группе А или Б в зависимости от имеющегося опыта его применения для устройства оснований в конкретных условиях.

2.5. При ограниченных сроках ввода дороги в эксплуатацию предпочтительнее щебень группы А, придающий основанию большую жесткость, чем щебень группы Б. Щебень группы В рекомендуется для дорог III - V категории; щебень группы В категории Г для устройства оснований в I - III дорожно-климатических зонах недопустим.

При укреплении щебеночного основания цементопесчаной смесью применим щебень любой породы и прочности.

2.6. Область применения щебня зависит от размера фракций (мм):

для устройства щебеночных оснований

сверхкрупный («гигантский»).......................... 70 - 120 (150)

крупный.............................................................. 40 - 70 (100)

для заклинки

среднего размера............................................... 20 (25) - 40

мелкий................................................................ 10 (15) - 20 (25)

клинец................................................................. 5 - 10 (15).

Щебень фракции 70 - 120 (150) мм трудно разравнивать, планировать и уплотнять, поэтому рекомендуется применять карбонатные породы, обычно малопрочные; слои из него укладывают толщиной не менее 25 см.

2.7. Для заклинки щебня, особенно в зимнее время, наиболее пригоден известняк марок 800, 600 и 400 категории П; для заклинки основной россыпи сверхкрупного щебня - щебень среднего размера; для заклинки крупного щебня - мелкий.

Допускается использование для этих целей каменных материалов из магматических и высокопрочных песчаниковых пород в виде клинца и высевок (0 - 15 мм), а также гравийных и гравийно-песчаных смесей. В смесях должно быть не более 5 % пылевато-глинистых частиц, либо их мелкозернистая составляющая (мельче 0,63 мм) должна относиться к категории П. Максимальный размер зерен материалов, используемых для заклинки, должен быть в 2 раза (и более) меньше, чем щебенок основной россыпи.

3. Конструирование дорожной одежды с учетом свойств материалов основания

3.1. Дорожная конструкция должна обеспечивать минимальное попадание в щебеночное основание воды с поверхности и отвод этой воды из несущих слоев. Для этого конструктивные слои на проезжей части и обочинах должны размещаться таким образом, чтобы их водонепроницаемость возрастала в направлении снизу вверх.

Дополнительный (подстилающий) слой основания устраивается в зонах значительного и избыточного увлажнения на всю ширину земляного полотна. Коэффициент фильтрации песчаных дренирующих материалов должен быть не менее 2 м/сутки при устройстве основания из щебня категории С и не менее 1 м/сутки при устройстве оснований из щебня категории П. Необходимость в дренирующем слое отпадает, если земляное полотно отсыпано из песка с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сутки.

На обочинах предусматриваются водозащитные слои, которые должны иметь плотный контакт с покрытием проезжей части. Для их устройства используют грунтощебень, высевки, гравийно-песчаные оптимальные смеси с коэффициентом сбега более 0,8 и другие материалы с высокой плотностью.

3.2. При укладке основания на подстилающие слои из одномерных песков с объемной массой в уплотненном состоянии менее 1,8 г/см3 в целях обеспечения ровности поверхности щебеночного слоя и условий его уплотнения предварительно устраивают защитные слои. Толщина этих слоев из гравийно- и щебеночно-песчаных смесей, высевок из магматических пород или крупных песков оптимального состава - 8 - 12 см. Щебеночно-песчаный слой можно устраивать путем втапливания в песок крупного щебня; примерный расход щебня - 8 м3 на 100 м2 поверхности.

Защитные слои можно устраивать методом укрепления верхней части песчаного слоя (5 - 8 см) вяжущими: цементом (2 - 4 %), активной золой уноса (10 - 15 %), битумной эмульсией (3 - 5 %).

Наличие защитного слоя позволяет уменьшить толщину щебеночного основания на 3 - 5 см, меньшая толщина достигается при устройстве защитных слоев из зернистых материалов.

3.3. Минимальная толщина основания должна в 2 раза превышать максимальный размер зерен для фракционированного щебня и в 1,5 раза - для щебеночной смеси.

Основания из каменных материалов с разными физико-механическими свойствами целесообразно устраивать в два слоя, используя в верхнем слое более прочные и водо-, морозостойкие материалы.

Требуемая толщина верхних слоев дорожной одежды (щебеночное основание + покрытие) рассчитывается по прочности на сдвиг нижележащих слоев (ВСН 46-72).

3.4. Минимальная толщина покрытия из плотной асфальтобетонной смеси назначается в зависимости от модуля упругости щебеночного основания и интенсивности движения, приведенной к расчетному автомобилю группы А (ВСН 46-72), по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Модуль упругости щебеночного основания, МПа (кгс/см2)

Минимальная толщина асфальтобетонного покрытия, см, при интенсивности движения расчетного автомобиля группы А, авт./сутки

50 - 100

100 - 200

200 - 500

500 - 1000

50 - 100 (500 - 1000)

10

11

12

13

100 - 150 (1000 - 1500)

9

10

11

12

150 - 200 (1500 - 2000)

8

9

10

11

200 - 300 (2000 - 3000)

7

8

9

10

300 - 500 (3000 - 5000)

-

7

8

9