Обеспечение ровности и шероховатости дорожных покрытий

Недостаточная ровность и сцепные качества покрытий являются главной причиной 70-85 % ДТП по вине дорожных условий. Поэтому обеспечению ровности и сцепных качеств покрытия в процессе эксплуатации дороги необходимо уделять особое внимание.

Мероприятия, выполняемые с этой целью, можно разделить на периодически повторяемые и повседневные. К первым относятся ремонтные работы: устранение выбоин и ям, удаление волн, наплывов, возобновление слоев износа с выравниванием поперечного профиля; поверхностные обработки, укрепление обочин, устройство твёрдых покрытий на съездах, въездах и пересечениях. К повседневным мероприятиям относятся: регулярная очистка от пыли и грязи, россыпь каменной мелочи в жаркое время по выступающему битуму, борьба с гололёдом и снежными заносами. Все перечисленные мероприятия целесообразно выполнять поочерёдно, начиная с наиболее опасных участков, выявленных на дорогах.

Своевременно и тщательно проведенные ремонтные работы и работы по содержанию помогают восстановить требуемую ровность на определённый период времени. Важным фактором обеспечения требуемой ровности поверхности дорожных покрытий является её систематический контроль, позволяющий постоянно следить за состоянием дорожной одежды и её покрытия и на основании материалов контроля планировать соответствующие ремонтные работы.

Существуют различные методы назначения ремонтных работ с целью повышения ровности поверхности дорожных покрытий. Доктор техн. наук О.А. Красиков рекомендует для выбора рационального инженерного мероприятия по восстановлению ровности дорожных покрытий в зависимости от конкретных условий и реальных возможностей, исходя из материально-технического и финансового обеспечения, руководствоваться зависимостью, обеспечивающей прогноз выравнивания дорожных покрытий в результате выполнения различного рода ремонтных мероприятий [6]:

S_n, S_t - ровность дорожного покрытия после и до проведения ремонта, см/км;

a, b - параметры уравнения, значения которых зависят от вида дорожно-ремонтных работ (табл. 12.1).

№ п/п	Ремонтное мероприятие	а	b
1.	Одиночная поверхностная обработка на асфальтобетонном покрытии	24,62	0,72
2.	Одиночная поверхностная обработка на черногравийных покрытиях	41,28	0,44
3.	Ремонт покрытия из черногравийных смесей путём его вскирковки, перемешивания и последующей укладки	9,93	0,66
4.	Укладка выравнивающего слоя асфальтобетона толщиной 3-4 см	7,65	0,15

При планировании ремонтных работ вероятную ровность дорожного покрытия на t -ый год эксплуатации дороги можно подсчитать с помощью уравнения

S_о - ровность дорожного покрытия в начальном году;

С - коэффициент вариации модуля упругости, принимаемый постоянной величиной за период между капитальными ремонтами;

E_min - фиксированное значение модуля упругости дорожной одежды;

N - приведённая к расчётной нагрузке интенсивность движения в первый год службы дорожной одежды, авт./сут;

q - коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения;

m - относительное изменение ровности дорожного покрытия;

a, b - параметры: для дорожных одежд капитального типа a = 1,0303, b = 0,0269; для дорожных одежд облегчённого типа a = 1,1750, b = 0,1339.

Особенно важно соблюдать требования к сцепным качествам покрытий на опасных участках: на спусках, кривых малого радиуса и на подходах к ним на расстоянии не менее 50-100 м, в населенных пунктах, на участках с ограниченной видимостью, в пределах пересечений и примыканий, съездов и переездов, на расстоянии 50-100 м в каждую сторону от съезда по основной дороге, на левоповоротных съездах и тормозных участках переходно-скоростных полос и пересечений в разных уровнях. Наиболее эффективный способ устранения скользкости покрытий - создание на них шероховатой поверхности.

Обеспечение шероховатости. Шероховатость, соответствующая требованиям безопасности дорожного движения, обеспечивается комплексным подходом к проектированию и строительству дорожного покрытия и слоя износа на его поверхности. Как правило, слой износа устраивается с шероховатой поверхностью. Слой износа может представлять собой часть покрытия, не включаемую в расчёт по прочности. Слой износа может устраиваться в виде дополнительного тонкого слоя на поверхности покрытия, как правило из материала, отличного от материала покрытия. В зависимости от требуемого типа шероховатости дорожного покрытия используют различные методы её устройства (табл. 12.2).

Методы устройства шероховатой поверхности на покрытиях дорог (ВСН 38-90)

Тип шероховатости	Методы устройства на покрытиях
Асфальтобетонные и другие чёрные покрытия (при новом строительстве и в период эксплуатации)
Мелкошипованные	1. Устройство верхнего слоя покрытий из а/б типа Б, Б_х, Г, Г_х, Д_х с использованием в смесях щебня и дроблёного песка из труднополирующихся горных пород или щебня разной прочности 2. Поверхностная обработка битумным щебёночным шламом с содержанием до 40 % щебня размера менее 15 мм 3. Втапливание чёрного щебня в поверхность слоя асфальтобетона типов В, В_х, Д_х 4. Устройство слоя износа из песчано-резино-битумных смесей
Мелкошероховатые	1. Устройство верхнего слоя покрытия из горячего а/б типа А с содержанием в смеси 50-60 % щебня из труднополирующихся горных пород размером до 15 мм 2. Устройство верхнего слоя покрытия из открытых битумоминеральных смесей с содержанием в смеси 55-65 % щебня размером до 15 мм 3. Поверхностная обработка с применением битума, эмульсий и щебня
Среднешипованные	1. Втапливание чёрного щебня в поверхность свежеуложенного а/б типа В, В_х, Д_х 2. Устройство верхнего слоя из открытых битумоминеральных смесей с использованием щебня размером до 20 мм в количестве 55-65 % 3. Поверхностная обработка с применением битума, эмульсий и щебня
Среднешероховатые	1.Поверхностная обработка с применением битума, эмульсий и щебня 2. Поверхностная обработка битумным шламом с использованием щебня размером до 20 мм в количестве не менее 55 % 3. Устройство верхнего слоя из открытых битумоминеральных смесей с использованием щебня размером до 20 мм в количестве 65-85 % 4. Втапливание чёрного щебня в поверхность слоя асфальтобетона типа В, B_х, Д_х
Крупношипованные	1. Устройство верхнего слоя из открытых битумоминеральных смесей с использованием щебня размером до 25 мм в количестве 65-85 %
Крупношероховатые	1. Поверхностная обработка с применением битума, эмульсии и щебня
Цементобетонные покрытия (при новом строительстве и в период эксплуатации)
Мелкошипованные	1. При новом строительстве: обработка поверхности свежеуложенного бетона специальными щётками поперёк проезжей части 2. В период эксплуатации: а) обработка поверхности покрытия высокотемпературным пламенем, кислотой или другими химическими веществами; б) поверхностная обработка с применением эпоксидного вяжущего и дроблёного песка из труднополирующихся горных пород
Мелкошероховатые	1. При новом строительстве: а) втапливание прочного щебня размером до 15 мм в поверхность свежеуложенного бетона; б) устройство двухслойных цементобетонных покрытий с верхним слоем из специально подобранных смесей с цементным раствором пониженной прочности и щебнем из труднополирующихся горных пород 2. В период эксплуатации: нарезка бороздок в поверхностном слое покрытия алмазными дисковыми нарезчиками
Среднешероховатые	1. При новом строительстве: втапливание прочного щебня размером до 20 мм в поверхность свежеуложенного бетона 2. В период эксплуатации: а) устройство верхнего слоя из открытых битумоминеральных смесей с использованием щебня размером до 20 мм в количестве 65-85 %; б) То же, с использованием щебня размером до 25 мм в количестве 55-65 %
Крупношипованные	1. В период эксплуатации: устройство верхнего слоя из открытых битумоминеральных смесей с использованием щебня размером до 25 мм в количестве 65-85 %
Крупношероховатые	1. В период эксплуатации: двойная поверхностная обработка с применением резинобитумного вяжущего и черного щебня размером 20-25 мм для нижнего слоя и 15-20 мм для верхнего слоя

Примечание. Втапливание щебня в свежеуложенный бетон рассматривается как перспективный метод.

Тип шероховатой поверхности (см. главу 7) назначают в зависимости от категории дороги: для дорог I категории – С_шер или К_шер; II категории - С_шер, К_шер, М_шер; III категории - С_шер, К_шер, М_шер, К_шип, С_шип; IV и V категорий - К_шер, С_шер, К_шип, М_шер, М_шип.

При создании шероховатой поверхности на покрытиях из асфальтобетонов типа В, В_х, Д_х путём строительства поверхностной обработки с применением битума или битумной эмульсии или втапливания щебня в поверхность свежеуложенного асфальтобетона размер щебня, использованного для создания шероховатости, и начальная глубина впадин макрошероховатости должны быть рассчитаны. При этом необходимо учитывать интенсивность и скорость движения автомобилей, состав транспортного потока, характеристики атмосферных осадков, требования безопасности движения, необходимый срок службы шероховатой поверхности, требования охраны природы, облегчение содержания дорог в холодный период года. Необходимо учитывать и требования экономики: стоимость строительства должна быть наименьшей, шероховатость должна сохраняться в течение заданного периода времени, сопротивление качению автомобильных шин должно быть минимальным. Расчёт макрошероховатости заключается в назначении высоты её неровностей на последний год службы, определении начальной макрошероховатости и микрошероховатости в конце периода работы покрытия или слоя износа, проверке соответствия назначенных параметров макрошероховатости требованиям дренажа воды и др. [63].

Размер шероховатости поверхностной обработки регулируют подбором размера щебня, однако крупношероховатые поверхностные обработки, устраиваемые из щебня размером 15-20 и 20-25 мм, не рекомендуется применять на участках дорог в пределах населенных пунктов, поскольку они способствуют повышению уровня шума от проезжающих автомобилей.

В районах с частыми снегопадами, большими снегопереносами и гололедом влажный снег и лёд забивают зазоры между выступами и повышают скользкость покрытий. Поэтому устройство крупношероховатых покрытий в районах с длительной зимой нецелесообразно. Не имеет смысла устройство шероховатых покрытий в засушливых районах, где основную часть года стоит сухая, жаркая погода.

В зависимости от типа покрытия устраивают одиночную, двойную, а в некоторых случаях тройную обработку, поскольку шероховатая обработка одновременно служит и слоем износа и защитным слоем покрытия. На асфальтобетонных и усовершенствованных облегченных покрытиях устраивают преимущественно одиночную поверхностную обработку, а при ремонте цементобетонных покрытий часто устраивают двойную обработку. Устройство шероховатых поверхностей с применением горячих асфальтобетонных смесей с повышенным содержанием щебня предусматривают на автомобильных дорогах I-III категорий.

Втапливание щебня в свежеуложенный слой покрытия применяют на дорогах I-III категорий. На дорогах III и IV категорий с покрытиями из асфальтобетона или из смесей битума с минеральными материалами, приготовленных смешением на дороге, шероховатую поверхность устраивают путем укладки верхнего слоя из холодного асфальтобетона с применением щебня и дробленого песка из труднополируемых пород, а также втапливанием щебня в малощебенистые или песчаные смеси. Следует особо подчеркнуть, что устройство шероховатой поверхности покрытия любым способом теряет всякий смысл, если одновременно не укрепить обочины, съезды и переезды из-за грязи, заносимой с них на покрытие колесами автомобилей во время дождей и распутицы. Поэтому одновременно с устройством шероховатой поверхности необходимо укрепить обочины, устроить твёрдые покрытия на въездах и переездах.

Для снижения опасности гидропланирования во время дождя в последние годы все большее распространение получают покрытия из высокопористого и открытого асфальтобетона, для которого характерна пористость порядка 15-20 %. Такое покрытие укладывается на слой плотного асфальтобетона с поперечным уклоном не менее 20 ‰. Оно обеспечивает высокий коэффициент сцепления колёс с покрытием, так как во время дождя поглощает выпадающие осадки и вода, постепенно дренируя, стекает к обочинам. Применение дренирующего асфальтобетона может быть рекомендовано на дорогах I-III категорий в V дорожно-климатической зоне.

Практически все покрытия, находящиеся в сухом и чистом состоянии, имеют высокие сцепные качества. На запыленных и загрязненных участках, а также на участках с выступившим на поверхность битумом в жаркую погоду наблюдается повышенная скользкость, которая резко возрастает во время дождей, таяния снега. Коэффициент сцепления на мокром грязном асфальтобетонном и цементобетонном покрытии может снизиться до 0,20 и менее при скорости измерения 60 км/ч. Особенно опасны в этот период неровные и загрязненные участки дорог, способствующие застою воды на поверхности дороги. На этих участках вода способствует образованию аквапланирования, т.е. скольжению передних колес автомобиля по тонкому слою воды.

Основным источником загрязнения покрытия служат неукрепленные обочины, въезды и переезды, особенно «дикие». Грязь с колес автомобилей, выехавших на покрытие с грунтовой дороги или грязной обочины, разносится на расстояние 75-100 м и более. Против каждого выезда в период распутицы и дождей возникают опасные участки длинной 150-1000 м. Поэтому дорожная служба должна систематически удалять пыль и грязь с покрытий, а также укреплять обочины, съезды и переезды различными материалами.

На гравийных покрытиях и дорогах с обочинами, укрепленными невязкими каменными материалами, причиной скользкости может служить катун или песок, создающий прослойку между колесом и покрытием. Необходимо регулярно убирать катун с проезжей части или укреплять ее вяжущими материалами.

На участках дорог, проходящих в лесу или аллейных насаждениях, осенью наблюдаются ДТП во время листопада. Дорожная служба должна регулярно очищать дорогу от опавших листьев.