Оценка характера и выявление причин колееобразования

Участки дорог с образовавшейся колеёй выявляют в процессе диагностики состояния дорог. Тогда же измеряют глубину колеи и оценивают степень её влияния на скорость и безопасность движения, исходя из которого принимают принципиальное решение о необходимости её устранения.

Руководствуясь Классификацией работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог, предварительно назначают вид ремонта. Чтобы обосновать вид ремонта и определить состав и объемы работ, необходимо выявить причины образования колеи на каждом характерном участке. Для этого следует выполнить детальные обследования каждого участка дороги, на котором намечаются ремонтные работы.

Колея образуется в результате интенсивного движения транспортных средств при высокой температуре воздуха и покрытия летом и при повышенной влажности грунтов земляного полотна весной; недостаточной сдвигоустойчивости слоев асфальтобетонного покрытия или основания, а также грунтов активной зоны земляного полотна. При этом происходит истирание верхнего слоя покрытия в полосе наката, доуплотнение или переуплотнение слоев дорожной одежды (с разрушением щебня или без него), отслаивание или выкрашивание верхнего слоя, пластическое деформирование слоев дорожной одежды.

Накопление остаточных деформаций и структурных разрушений может происходить в одном или сразу в нескольких слоях дорожной конструкции. Верхний слой покрытия расположен в зоне максимальных температурных воздействий и воспринимает наибольшую нафузку от колес транспорта. Поэтому он подвержен деформациям в наибольшей степени и чаще других является причиной образования колеи. Любой из нижележащих слоев может также быть причиной образования колеи.

Колея может быть образована в результате деформирования поперечного профиля проезжей части в виде углублений по полосам наката с гребнями или без гребней выпора. Полная глубина колеи складывается из высоты выпора и глубины впадины (рис. 18.1).

Рис. 18.1. Общий вид внешней колеи:
1 - основание колеи (дно); 2 - гребень выпора колеи; 3 - проектная поверхность покрытия; В_к - ширина колеи; Н_к - полная глубина колеи (Н_к = h_y + h_г); h_г - высота гребня выпора; h_y - глубина впадины (углубления); 4 - граница полосы движения; 5 - середина одной полосы движения

Полевые работы по обследованию участков с колеей наиболее целесообразно проводить в конце лета или начале осени, после прекращения высоких летних температур. Обследования должны быть завершены не менее чем за 6-8 месяцев до начала ремонта. Полевые обследования выполняют в два этапа: визуальные обследования; инструментальные обследования.

Визуальный осмотр участка проводят из автомобиля, движущегося со скоростью не более 20 км/час или пешком. В местах, требующих детального осмотра и обследования, делаются остановки. Обследование дорог с раздельными проезжими частями проводят в прямом и обратном направлениях. На каждом участке определяют: интенсивность и состав движения; состояние покрытия; состояние обочин; состояние водоотводных сооружений и земляного полотна.

Описание внешнего характера колеи ведут по следующим признакам: сведения общего характера; форма и очертание краев колеи (выраженные или сглаженные); наличие гребней выпора и их характер; глубина колеи (малая - менее 20 мм, средняя 20-40 мм, глубокая - более 40 мм); ширина колеи; наличие пластических деформаций или признаков истирания материалов; виды дефектов на поверхности покрытия; неоднородность цвета и количества компонентов на поверхности (пятна битума, недостаток вяжущего, выступание щебня, избыток песка и т.д.); динамика развития колеи (колея развивается быстро или медленно); состояние покрытия вокруг колеи (сетка трещин, наплывы, шелушение и т.д.); пикетное положение и протяженность участка с колеёй (начало и конец колеи), направление движения и номер полосы.

Предварительное заключение о состоянии участка дороги и причинах образования колеи составляют на основании результатов визуального обследования и данных общего характера. В заключении указывают намеченные методы ликвидации колеи. Если причина образования колеи не может быть однозначно установлена при визуальном обследовании, назначают инструментальные обследования, в процессе которых устанавливают:

геометрические параметры колеи (глубина и ширина колеи, высота и ширина гребней выпора);

геометрические параметры дороги (ширина проезжей части, число полос движения и ширина каждой полосы, ширина обочин, продольные и поперечные уклоны);

ровность дорожных покрытий;

сцепление покрытий с колесом автомобиля;

прочность дорожной одежды.

Измерение геометрических параметров дорог с колеёй геодезическими методами применяют на стадии обследования и разработки технического проекта ремонта дороги (при необходимости фрезерования, устройства выравнивающих слоев или уширения проезжей части).

В каждом поперечнике получают отметки 5 точек (рис. 18.2): кромка проезжей части с двух сторон К ₁ и K ₂ середина проезжей части С ₁ и С ₂ с каждой стороны; ось дороги О.

Рис. 18.2. Схема расположения контрольных точек на покрытии: К ₁ и K ₂ - кромка проезжей части с каждой стороны; С ₁ и С ₂ - середина проезжей части с каждой стороны; 1₁ и 1₂ - дно правой колеи в каждой полосе движения; 2₁ и 2₂ - вершина правой колеи; О - ось дороги

Геометрические параметры дороги замеряют через каждые 10 м по длине дороги. На участке дороги с колеёй в поперечном профиле получают две дополнительные точки, характеризующие глубину колеи: дно колеи (точка 1) и вершина колеи (точка 2). Измерения проводят по внешней, правой колее (ближе к обочине) для каждой полосы движения, на которой имеется колея. Глубину колеи рассчитывают как разность отметок точек 2 и 1.

Высотные отметки дополнительных точек 1 и 2 определяют через 20 м, для привязки колеи к продольному и поперечному профилям дороги и составления картограммы фрезерования или устройства выравнивающих слоев. При наличии данных о глубине колеи, полученных другими методами, геодезическими методами глубину колеи замеряют не реже чем 1 раз на каждые 100 м. В пикетажном журнале отмечают координаты начала и конца участка с колеей.

Оценку прочности дорожной одежды проводят на участках дороги с глубиной колеи более 35 мм или при наличии сетки трещин, свидетельствующей о возможной потере прочности одним или несколькими слоями дорожной одежды. Работы выполняют по методике ОДН 218.1.052-2002 весной. Для составления проекта могут быть использованы данные диагностики, взятые из банка данных, полученные в результате предшествующих обследований данного участка. Обследование покрытия и дорожной одежды ведут путём отбора проб вырубками прямоугольной формы размером 300´300 мм или высверливанием кернов диаметром 100 мм. Наиболее целесообразно высверливать пробы при помощи специальной буровой установки. Пробой считают не менее двух образцов кернов, взятых на расстоянии не более 0,5 м один от другой (два керна - одна проба).

Отбор проб проводят с целью определения причины образования колеи в дорожной одежде (поиск слабого слоя) и оценки возможности вторичного использования материалов.

Глубина отбора проб зависит от вида и характера колеи:

при поверхностном характере колеи - глубину отбора кернов назначают равной толщине слоев асфальтобетона в дорожной одежде;

при глубинном характере колеи - глубину отбора кернов назначают равной толщине всей дорожной одежды. В этом случае необходимо взять и пробы грунта из активной зоны земляного полотна.

Рекомендуемые места отбора проб на одной полосе движения показаны на рис. 18.3. Точка 1 расположена на дне внешней колеи (ближе к обочине) примерно в середине внешней колеи. Точка 2 удалена от оси дороги либо от линии, разделяющей полосы движения, на 0,2-0,3 м. Точка 3 расположена на вершине гребня выпора. Точка 3 является дополнительной. Независимо от вида колеи, на каждом характерном участке отбирают одну контрольную пробу из точки 1 на всю толщину дорожной одежды.

Рис. 18.3. Схема отбора проб из покрытия:
1, 2, 3 - места (точки) отбора проб, расположенные в одном створе, на одной полосе движения

При поверхностном характере колеи пробы отбирают из точек 1 и 2. Точка 1 расположена на дне внешней колеи, а точка 2 - удалена от оси дороги либо от линии, разделяющей полосы движения на 0,2- 0,3 м. В одном сечении (створе) необходимо отобрать две пробы (4 керна). Максимальное расстояние между створами отбора проб по длине дороги составляет не более 500 м.

При глубинной колее, сопровождающейся выдавливанием материала из слоя с образованием гребней выпоров, дополнительно отбирают пробу кернов в самой высокой точке колеи - точка 3 (гребень выпора) через 1000 м или одну пробу на каждый характерный участок (при длине участка с колеей менее одного километра). Отобранные образны испытывают в 4 этапа: испытывают на разрушенный керн; испытывают каждый слой керна в естественном состоянии; испытывают переформованные образцы асфальтобетона; определяют свойства смесей и их компонентов.

Испытание кернов проводят на месте отбора проб в передвижной лаборатории. При ее отсутствии после визуального осмотра и маркировки (место взятия проб, дата отбора, номера створа, пробы и керна) образцы доставляют в лабораторию и испытывают в день отбора проб. Если керн не удалось отобрать на всю глубину дорожной одежды целиком (один или несколько слоев могут рассыпаться), необходимо собрать весь материал разрушенного слоя в отдельный пакет и записать толщину данного слоя в конструкции (на основании замера толщины слоя в высверленном отверстии).

Толщину слоя в конструкции замеряют с помощью глубинного щупа. В процессе испытания не переформованных кернов определяют толщину слоев по результатам измерения толщины в 3 точках с точностью до 0,5 мм. За толщину слоя принимают среднее арифметическое значение трех измерений.

Керны разделяют на отдельные слои и определяют прочность сцепления между слоями и среднюю плотность слоев дорожной одежды в кернах

где (18.1)

r - средняя плотность слоя в конструкции, кг/м³;

m - масса образца в воздухе (взвешивают с точностью до 0,01 г);

V - объём образца (определяют методом гидростатического взвешивания или рассчитывают, м³.

Затем определяют влажность слоя в естественном состоянии (с точностью до 0,01 %) и рассчитывают водонасыщение и набухание слоев. После этого проводят испытания переформованных образцов в соответствии с действующими нормативными документами.

Материал каждого из слоев асфальтобетона (одна проба 2 керна) разогревают в термостате и изготавливают цилиндрические образцы в соответствии с п.6 ГОСТ 12801-98, при испытании которых определяют среднюю плотность асфальтобетона; рассчитывают коэффициент уплотнения каждого слоя; определяют водонасыщение и набухание асфальтобетона, предел прочности при сжатии при температурах +50°С, +20°С и 0°С, предел прочности на растяжение при расколе, предел прочности на растяжение при изгибе и показатели деформативности, характеристики сдвигоустойчивости и водостойкость. Допускается проводить испытания ускоренным методом в соответствии с ГОСТ 12801-98, п. 21.

После проведения испытаний переформованные образцы нагревают в термостате до 80°С, превращают в смесь и определяют: истинную плотность смесей пикнометрическим методом, среднюю плотность минеральной части, пористость минерального остова и остаточную пористость, качество сцепления вяжущего с минеральной частью асфальтобетонной смеси.

Определяют состав асфальтобетонной смеси и проводят оценку качества составляющих компонентов. Для этого выполняют экстрагирование битума из асфальтобетонной смеси. Определяют количество битума в смеси и зернового состава минеральной части асфальтобетонной смеси.

После окончания экстрагирования (извлечения битума из асфальтобетонной смеси) экстракт (растворенный битум) высушивают и взвешивают компоненты смеси. При этом определяют: содержание битума в смеси из покрытия с точностью до 0,1 % и зерновой состав асфальтобетонной смеси после экстрагирования.

Качество битума после экстрагирования из смеси определяют путем следующих испытаний: глубина проникания иглы по методике ГОСТ 11501-78*; растяжимость по методике ГОСТ 11505-75*; температура размягчения по кольцу и шару по методике ГОСТ 11506-73*; температура хрупкости по Фраасу по методике ГОСТ 11507-78*; сцепление битума с мрамором или песком по методике ГОСТ 11508-74*.

Качество щебня и песка в асфальтобетонной смеси и конструктивных слоях дорожной одежды после экстрагирования определяют в соответствии с требованиями действующих стандартов. Составляют сводные ведомости состояния дорожной одежды и свойств материалов, в которые заносят средние арифметические значения всех испытанных свойств.

Анализ состояния слоев дорожной конструкции. Анализ состояния дорожной конструкции проводят в четыре стадии. На первой стадии проводят анализ однородности толщины каждого слоя в пределах одного створа в точках 1, 2 и 3. Отмечают изменения в толщине слоев. Слой, в котором отмечен разброс свойств в одном створе более чем на 10 %, считают нестабильным, подверженным пластическим деформациям. Отмечают номер створа и слой, в котором отмечены нестабильные свойства.

На второй стадии проводят анализ однородности свойств нестабильного слоя по длине участка. Для этого оценивают однородность свойств в одноимённых пробах (дно колеи или граница раздела полос движения, или гребень выпора колеи) по длине участка. Однородность свойств в одноимённых точках по длине участка подтверждает выявленную нестабильность или позволяет судить о случайности полученного результата.

На третьей стадии определяют причины потери стабильности слоев дорожной одежды путём анализа соответствия свойств, слоев дорожной одежды и составляющих их компонентов требованиям стандартов и нормативных документов.

При анализе зернового состава смесей отмечают изменения в составе смесей одного створа и отклонения в составе от проектных значений. Слои, в которых отмечено дробление щебня, или качество материалов не соответствует требованиям нормативных документов более чем на 5 %, считают слабыми, нуждающимися в укреплении или замене (полной или частичной).

Составляют ведомость нестабильных слоев дорожной одежды, в которой отмечают расположение участка на дороге, номер слоя и свойства, по которым данный слой признан нестабильным. Составляют ведомость расположения участков, материал которых не пригоден для повторного использования.

Завершающим этапом обследования участков дорог с колеей является составление заключения о качестве материалов в слоях дорожной одежды и их соответствии требованиям нормативных документов. В заключение необходимо указать места колеи, на которых обнаружены нестабильные слои, указать возможные причины потери стабильности и возможности дальнейшей работы слоя в дорожной конструкции. Следует отметить возможности вторичного использования материалов дефектных слоев в дорожной одежде и предложить способы ремонта участка дороги с колеей.

На основании данных, полученных в процессе полевых обследований и лабораторных испытаний, производят расчёт и прогнозирование возможного развития колееобразования, результаты которого позволяют обосновать решения о методе и способах устранения колеи.

Дата добавления: 2015-06-04