Методические рекомендации по повышению качества дорожных оснований из щебня различных пород


Примечание. Толщина рассчитана для однослойного покрытия из плотной асфальтобетонной смеси 3 - 4-й марок. Толщину следует увеличить на 20 % при устройстве двухслойного покрытия с применением в нижнем слое пористого асфальтобетона (водонасыщение 3 - 8 %) и на 50 % - при использовании высокопористого асфальтобетона (водонасыщение - 9 - 12 %); уменьшить на 20 % при использовании смесей 1 - 2-й марок и на 10 - 15 % при применении теплых асфальтобетонных смесей, если расчетная интенсивность движения, приведенная к автомобилю группы А, меньше 200 авт./сутки.

Для дорог IV - V категорий требуемая минимальная толщина покрытия также может быть установлена по табл. 3.1 с учетом того, что используется расчетный автомобиль группы Б и толщина слоев покрытия меньше на 40 %.

Независимо от эксплуатационных условий, марки и плотности асфальтобетона толщина покрытия из горячей смеси должна быть не менее 7 см, а из теплой смеси - не менее 6 см.

В целях повышения несущей способности и надежности асфальтобетонного покрытия на щебеночных основаниях рекомендуется:

назначать минимальное число асфальтобетонных слоев (не более двух), предусматривая по нижнему слою розлив битума с расходом 0,4 - 0,6 л/м2 (розлив битума по щебеночному основанию не обязателен);

асфальтобетонное покрытие с минимальной конструктивной толщиной 6 - 7 см проектировать однослойным; для обеспечения его ровности предусмотреть укрепление щебеночного слоя либо его выравнивание цементо- или битумопесчаной смесью (см. пп. 8.6, 8.7 настоящих «Методических рекомендаций»).

3.5. Расчетные модули упругости оснований из прочного и малопрочного щебня категории П назначают по табл. 3.2.

Расчетный модуль упругости основания из щебня группы Б, устраиваемого в два слоя (из фракционированного щебня и щебеночной смеси) - 200 МПа (2000 кгс/см2).

Модули упругости оснований из малопрочного щебня категории С для дорог, проектируемых во II - III дорожно-климатических зонах, принимаются по рис. 3.1; для IV - V дорожно-климатических зон значения этих модулей упругости следует увеличить на 20 %.

Расчетный модуль упругости основания из щебня, укрепленного цементопесчаной смесью по способу пропитки, при общей толщине слоя от 14 до 18 см - 500 МПа (5000 кгс/см2), при большей толщине основания его модуль упругости рассчитывают как средневзвешенное значение (ВСН 46-72), принимая модуль упругости части основания на глубине ниже 18 см таким, как для неукрепленного щебеночного слоя (табл. 3.2 и рис. 3.1. настоящих «Методических рекомендаций»).

Таблица 3.2

Группа щебня

Размер зерен щебня, мм

Вид материала для заклинки

Модуль упругости слоя, МПа (кгс/см2)

А

40 - 70

20 - 70

Мелкий щебень

350 (3500)

Высевки, гравийно-песчаная смесь

270 (2700)

Без заклинки

300 (3000)

Б

40 - 70

(20 - 70)

Мелкий щебень, клинец, высевки

180 (1800)

Гравийно-песчаная смесь

160 (1600)

В

70 - 120 (150)

40 - 70 (100)

Щебень средней крупности

300 (3000)

Без заклинки

250 (2500)x)

220 (2200)

х) Над чертой - модуль упругости осадочных пород, под чертой - магматических.

Рис. 3.1. Зависимость модуля упругости основания от содержания частиц размером менее 0,63 мм (цифры на кривых - число пластичности мелких частиц)

4. Строительство оснований из прочного щебня

4.1. В процессе строительства щебеночного основания по способу заклинки последовательность операций, машины и механизмы для вывозки, распределения и уплотнения материалов, ориентировочное число проходов принимают в соответствии с ВСН 184-75.

4.2. При организации работ по строительству дороги необходимо учитывать повышение жесткости щебеночного основания после многократных проездов по нему автомобильного транспорта. Линейные работы по строительству щебеночного основания рекомендуется проводить так, чтобы вывоз материалов от карьеров, складских и перевалочных баз совершался по уложенному основанию. Движение автомобильного транспорта должно регулироваться по ширине уложенного основания.

Расчетно-нормативные показатели жесткости и плотности устанавливают после проезда по основанию не менее 1000 автомобилей средней и большой грузоподъемности.

4.3. Если предусмотрена длительная эксплуатация щебеночного основания как временного (переходного) типа покрытия под интенсивным движением, то перед заклинкой целесообразен розлив битумной эмульсии или битума из расчета 2 - 3 л/м2. При сжатых сроках строительства дороги с усовершенствованным покрытием розлив перед заклинкой не рекомендуется.

4.4. Основание укладывается толщиной 14 - 20 см в один слой; для щебня группы А и щебеночных смесей, уплотняемых катками на пневматических шинах, допустимо увеличение толщины слоя до 24 см. При большей проектной толщине рекомендуется укладка основания в два слоя.

4.6. Щебень осадочных пород с крупностью зерен 40 - 70 мм заклинивается мелким щебнем той же породы с расходом 2 - 2,5 м3 на 100 м2 поверхности основания. Взамен мелкого щебня для заклинки можно применять гравийно-песчаную смесь или высевки магматических пород с расходом 3 м3 на 100 м2 поверхности. Перед устройством покрытия пыль и песок сметают механической щеткой.

Щебень изверженных пород с крупностью зерен 40 - 70 мм заклинивается клинцом фракций 5 - 15 мм или высевками с расходом 2,5 - 3 м на 100 м2 поверхности. Взамен клинца можно использовать гравийно-песчаную смесь с расходом 3 - 4 м3 на 100 м2 поверхности; при заклинке щебня из гравия расход гравийно-песчаной смеси увеличивается.

4.6. При применении щебня группы Б наиболее эффективно устройство основания в два слоя: нижний слой из фракционированного щебня (40 - 70 мм), верхний - из щебеночной смеси (рис. 4.1); при этом расход фракционированного щебня и щебеночной смеси одинаковый.

Рис. 4.1. Оптимальные составы плотных щебеночных смесей

4.7. Качество уплотнения щебеночного основания контролируют методом лунок (приложение 1 настоящих «Методических рекомендаций»). Остаточная пористость основания из щебня группы А должна быть не более 14 %, а группы Б - не более 20 %.

При отступлении от общепринятой технологии производства работ, а также при применении местных и некондиционных материалов и отходов производства с малоизученными свойствами качество основания должно проверяться модулем упругости (приложения 2, 3 настоящих «Методических рекомендаций»).

4.8. В случае, когда необходимо снизить расчетную толщину асфальтобетонного покрытия, из-за острого дефицита битума (см. табл. 3.1) следует устраивать более жесткое основание с модулем упругости 400 - 600 МПа (4000 - 6000 кгс/см2). Для этого следует удлинить период формирования щебеночного слоя под движением автомобильного транспорта до одного - двух лет. Если нет такой возможности, то материалы необходимо укреплять вяжущими, в частности цементопесчаной смесью способом пропитки (см. разд. 6 настоящих «Методических рекомендаций»).

4.9. Расход щебня Vщ (м3) для основной россыпи рассчитывается на 100 м2 основания по формуле

                                               (1)

где h - расчетная толщина основания, м;

nтр - требуемая (нормативная) остаточная пористость щебеночного слоя;

nр - остаточная пористость рыхлого щебня;

Vк - расход материалов для заклинки, м.

Показатели остаточной пористости (пустотности) устанавливают по формуле приложения 1 настоящих «Методических рекомендаций», а также по ГОСТ 8269-76 «Щебень из естественного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытаний».

5. Строительство оснований из малопрочного щебня

5.1. Для предупреждения чрезмерного измельчения малопрочного щебня следует:

назначать толщину укладываемого слоя больше максимального размера зерен не менее чем в 2 раза, но не превышающую 30 см;

исключать дополнительные перевалочные операции и притрассовое складирование материалов;

уплотнять основание виброплитами и катками на пневматических шинах;

не допускать рыхления и выравнивания сформировавшегося основания крупным щебнем.

5.2. Основание по способу заклинки устраивают из малопрочного щебня фракций 70 - 120 (150) мм и разравнивают бульдозером. Для заклинки используют щебень среднего размера фракций 15 (25) - 40 мм марок 600, 400 категории П или гравийную смесь фракции 0 - 40 мм; расход материалов - 4 м3 на 100 м2 поверхности.

Основание по способу самозаклинки устраивают из щебня 4 - 5-го классов прочности фракции 40 - 70 (100) мм. Жесткость и плотность такого основания обеспечиваются в результате заполнения пустот между крупными щебенками зернами мелких фракций, образующимися при частичном дроблении щебня катком.

5.3. Процесс уплотнения щебеночного слоя делится на первичное и окончательное. Первичное уплотнение (подкатка) осуществляется плоскостными вибрационными машинами или самоходными катками на пневматических шинах с давлением в шинах до 0,3 МПа (3 кгс/см2), при этом достигается наиболее плотная упаковка зерен без их разрушения за счет пространственной переориентации; работы ведутся без поливки водой.

Окончательно уплотняют щебеночный слой катками на пневматических шинах с давлением в шинах до 0,6 МПа (6 кгс/см2); при необходимости слой поливают водой. При скорости движения катков 8 - 10 км/ч рекомендуется 16 - 20 проходов по одному следу.

Применение гладковальцовых катков допускается в исключительных случаях - при укатке щебня марок 600, 400 и 300 категории П.

После уплотнения катками основание должно формироваться под движением автомобильного транспорта, при этом необходима его регулировка по ширине проезжей части.

5.4. Качество уплотнения контролируют методом лунок (см. приложение 1 настоящих «Методических рекомендаций»). Остаточная пористость сформировавшегося щебеночного слоя должна быть не более 10 % при его укладке по способу заклинки и не более 12 % - по способу самозаклинки.

Качество уложенных материалов проверяют испытанием проб, отобранных из сформировавшегося слоя: контролируют число пластичности и процентное содержание мелких высевок с размером частиц мельче 0,63 мм. Число пластичности не должно превышать значения, принятого в проекте при назначении расчетного модуля упругости. Процентное содержание мелких высевок не должно превышать показателя дробимости щебня; его чрезмерное измельчение наблюдается при невыполнении требований п. 5.1 настоящих «Методических рекомендаций», а также в результате длительного и интенсивного воздействия движения автомобильного транспорта на основание.

5.5. Расход щебня рассчитывается по формуле (4.1) с исключением из нее показателя Vк для случая укладки основания по способу самозаклинки.

6. Строительство щебеночных оснований, укрепленных цементопесчаной смесью способом пропитки

6.1. Укрепление щебеночных оснований цементопесчаной смесью способом пропитки должно обеспечивать:

рациональное изменение жесткости и прочности материалов в зависимости от глубины слоя в соответствии с характером распределения в нем напряжений от действия автомобильной нагрузки;

оптимальные показатели толщины и жесткости укрепленного неорганическим вяжущим слоя основания, улучшающие условия сопротивления асфальтобетонного покрытия образованию трещин и в достаточной мере повышающие сдвигоустойчивость дорожной конструкции в целом;

минимальные объемы каменных материалов, смешиваемых с вяжущими в установке;

лучшую ровность поверхности по сравнению с неукрепленными щебеночными основаниями, сохраняющуюся при временной эксплуатации основания построечным транспортом.

Указанные требования выполняются при расходе 100 кг укрепленных материалов на 1 м2 поверхности: в этом случае пустоты между щебенками обычно заполняются на глубину 6 - 9 см, а сверху образуется прочный слой из цементопесчаной смеси толщиной 2 - 3 см.

6.2. Для укрепления щебеночных оснований рекомендуется применение фракционированного щебня 1 - 4-го классов прочности, независимо от группы горных пород, с крупностью зерен 40 - 70 мм; для щебня осадочных пород 4-го класса рекомендуется фракция 70 - 120 (150) мм. Щебень должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267-75.

Допустимо использование щебня после промежуточного складирования, если после этого содержание в нем фракций мельче 5 мм не будет превышать 10 % массы для щебня осадочных пород и 15 % - для изверженных пород.

Для приготовления цементопесчаной смеси рекомендуются цемент марки не ниже 300 (ГОСТ 10178-76 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия») и песок, по составу близкий к оптимальному, с коэффициентом неоднородности не менее 5 (ВСН 55-69). В песке, предназначенном для заполнения пустот щебня фракций 40 - 70 мм, не должно быть зерен крупнее 10 мм, а для заполнения, фракций 70 - 120 мм - зерен крупнее 20 мм. Взамен природного песка с успехом может быть использован дробленый песок - высевки, образующиеся при приготовлении и фракционировании щебня. Применение одномерных песков допустимо в исключительных случаях.

Цементопесчаная смесь должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к цементированным материалам 1 класса прочности (ВСН 184-75): предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов в возрасте 28 суток - 4 - 6 МПа (40 - 60 кгс/см2), коэффициент морозостойкости - не менее 0,75. Дополнительных требований к подвижности цементопесчаной смеси не предъявляется.

Ориентировочный расход цемента марки 400 для обработки природного песка - 9 %, дробленого песка - 7 % массы смеси; дозировка воды соответствует оптимальной влажности смеси (8 - 12 %).

6.3. Щебеночное основание рекомендуется укреплять увлажненной либо «сухой» цементопесчаной смесью.