Оценка прочности дорожной одежды и состояния дорожного покрытия

 

Важной характеристикой транспортного состояния автомобильной дороги является прочность дорожной одежды. В зависимости от прочности дорожной одежды решается вопрос организации грузовых перевозок.

Внимательное изучение прочности дорожной одежды является основой разработки мероприятий по поддержанию высокой несущей способности дорожной одежды.

Работы по обследованию состояния дорожных одежд состоят из трех периодов: подготовительного, полевого и камерального.

Во время подготовительного периода собирают данные, характеризующие земляное полотно, интенсивность движения и состав транспортного потока во взаимной увязке с конструктивными особенностями дорожной одежды для всего маршрута.

При этом используют проектные материалы по обследуемой дороге; данные о грунтах земляного полотна, конструкции дорожной одежды; принятые при расчете дорожной одежды значения модулей упругости грунтов земляного полотна и отдельных

конструктивных слоев дорожной одежды, а также значения эквивалентных проектных модулей упругости всей дорожной одежды; разрезы дорожной одежды; материалы, освещающие историю, время постройки дороги и время проведения ремонтных работ; данные об участках, подверженных пучинам; результаты обследования земляного полотна.

На основе материалов, полученных в подготовительный период, организуют рекогносцировочный проезд вдоль дороги, намечают места бурения и испытания прочности дорожной одежды, частоту проведения измерений и выбор методов оценки прочности.

Наиболее трудоемкий этап - полевой период при выполнении работ по бурению и измерению прочности дорожной одежды.

Основой для выбора места бурения служат дефектные ведомости, составляемые при детальном обследовании состояния дорожного покрытия.

При этом важнейшими критериями являются виды дефектов дорожного покрытия и степень его разрушенности, условия работы дорожной одежды (толщина, тип основания, тип местности по характеру увлажнения, грунты земляного полотна, расположение в плане и профиле). Бурение осуществляется на глубину до 1 м с целью установления фактической толщины каждого слоя дорожной одежды.

Образцы материалов отдельных слоев дорожной одежды направляются в лабораторию для детального анализа. По результатам бурения в зависимости от гранулометрического состава, качества и состояния материала в отдельных слоях дорожной одежды оценивают модуль упругости грунта.

Полученные в процессе промера скважин толщины конструктивных слоев и вычисленные модули упругости каждого слоя позволяют определить по формулам теории прочности нежестких дорожных одежд фактический эквивалентный модуль деформации всей дорожной одежды в рассматриваемом поперечном профиле.

Полученный расчетом модуль упругости грунта может быть принят ориентировочно за показатель фактической прочности дорожной одежды.

Более точное значение прочности дорожной одежды получают путем непосредственных измерений на дороге в полевых условиях.

Определенный по данным измерения модуль упругости грунта записывают в линейный график дорожной одежды. Затем вычисляют коэффициент запаса прочности дорожной одежды

 

k_з = Е _ф /Е _тр, (7.9)

 

где Е _ф - фактический эквивалентный модуль упругости, показывающий фактическую прочность дорожной одежды; E _тр - требуемый эквивалентный модуль упругости, характеризующий требуемую по фактическому составу и интенсивности движения прочность дорожной одежды.

По значению k_з рассчитывают необходимое усиление дорожной одежды. При этом анализируют изменение коэффициента k_з по длине дороги, выделяют участки с k_з > 1; k_з = 1; k_з < 1.

Для каждого участка проверяют уменьшение коэффициента запаса прочности дорожной одежды, определяя изменение грузонапряженности дороги по сравнению с проектной.

Наряду с прочностью дорожной одежды большое влияние на транспортные качества дороги оказывает состояние дорожного покрытия. При обследованиях дорог состояние дорожного покрытия оценивают по его ровности, сцепным качествам и шероховатости.

Ровность дорожного покрытия измеряют толчкомером, прибором типа ПКРС, рейками разных типов, акселераторами, акселерографами и др. (см. подразд. 4.2). Наиболее широко для оценки ровности дорожного покрытия используют толчкомер.

Перед выездом на дорогу подбирают необходимую документацию, проверяют исправность толчкомера, предварительно тарируют толчкомер на специальном тарировочном участке с заранее известной ровностью дорожного покрытия, проверяют правильность работы спидометра. Вес автомобиля должен сохраняться постоянным в продолжении всех измерений. Необходимо внимательно проверять состояние шин и давление в них, которое должно быть 0,2 МПа.

Полевые измерения выполняют во время проезда автомобиля с установленным на нем толчкомером при определенной постоянной скорости движения по обследуемому участку дороги. По каждой полосе движения делают не менее двух проездов, а при наличии расхождения в полученных данных и третий проезд - выборочно по участкам, для которых показания толчкомера после двух проездов имеют расхождение более 10 %.

В состав бригады по измерению ровности дорожного покрытия входят водитель автомобиля и два оператора.

Один оператор ведет наблюдение за счетчиком спидометра, своевременно снимает отсчет при проезде створа километрового столба и сообщает второму оператору цифры отпечатанного на ленте отсчета.

В обязанность второго оператора входит контроль скорости движения по секундомеру, вычисление разности последовательных отсчетов с занесением ее в ведомость и регистрация в ведомости случаев отступления от движения с постоянной скоростью (обгон, торможение, вынужденная остановка и т.п.), а также запись на основании визуальной оценки состояния дорожного покрытия.

В связи с трудностью ведения записи в движущемся с большой скоростью автомобиле рекомендуется использование портативного магнитофона или диктофона, на который продиктовывается вся необходимая информация.

Ровность дорожного покрытия измеряется в период наименьшей интенсивности движения на дороге при скорости (50 ± 2) км/ч. При невозможности выдерживания требуемой скорости движения показания толчкомера следует умножать на поправку:

 

 

Рис. 7.6. Линейный график измерения ровности дорожного покрытия

 

Таблица 7.1

 

Оценка ровности дорожного покрытия	Количество просветов не более 3 мм, %	Допускаемое количество просветов свыше 5 мм, %	Максимальный допускаемый просвет, мм
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно

 

По результатам измерений строят линейный график показателя ровности дорожного покрытия (рис. 7.6). Данный график является основой для выбора мероприятий по улучшению ровности дорожного покрытия.

Применение металлических или деревянных реек целесообразно только при оценке ровности участков дорог незначительной протяженности (участки с выбоинами, пучинами, просадками над водопропускными сооружениями, келейностью и т.п.). При использовании реек ровность дорожного покрытия оценивают по зазору между нижней кромкой рейки и поверхностью покрытия. Допускаемые отклонения по ровности дорожного покрытия при измерениях трехметровыми рейками должны соответствовать требованиям табл. 7.1.

Основной характеристикой степени скользкости дорожных покрытий является коэффициент сцепления. Косвенной оценкой скользкости служит шероховатость поверхности дорожного покрытия.

Коэффициент сцепления определяют с помощью динамометрических тележек или портативных приборов, а также по длине тормозного пути (см. подразд. 4.3). Наиболее точные значения получают при использовании динамометрических прицепов. Измерения динамометрическими прицепами выполняют, как правило, на участках дорог большой протяженности при скорости (60 5) км/ч.

 

Таблица 7.2

 

Средняя длина тормозного пути, м	Коэффициент продольного сцепления φ1	Средняя длина тормозного пути, м	Коэффициент продольного сцепления φ1	Средняя длина тормозного пути, м	Коэффициент продольного сцепления φ1
5,8	0,76	9,2	0,48		0,34
6,1	0,72		0,44	14,7	0,3
7,9	0,64		0,4	16,9	0,26
8,5	0,52	12,2	0,36		0,2

 

При отсутствии динамометрических прицепов степень скользкости дорожного покрытия оценивают методом торможения автомобиля на мокром дорожном покрытии.

Для ускорения определения коэффициента сцепления используют данные, приведенные в табл. 7.2.

Измерения тормозного пути выполняют на прямых горизонтальных участках дороги при отсутствии сильного ветра и закрытии движения на участке измерений. Автомобиль должен иметь шины с неизношенным рисунком протектора и отрегулированную тормозную систему, обеспечивающую одновременное и полное затормаживание всех колес.

Спидометр должен быть оттарированным и обеспечивающим возможность определения скорости движения с точностью до ±5 км/ч. Автомобиль на участке торможения разгоняют до скорости 40 км/ч и резко тормозят. Длину тормозного пути измеряют рулеткой по следу на поверхности дорожного покрытия. Большую точность измерений обеспечивает автомобиль, оборудованный пистолетом-ракетницей, который заряжается краской или порошком (сухой краской). Пистолет-ракетницу связывают с педалью тормоза. При нажатии на педаль вызывается выстрел, и на проезжую часть наносится отметка, фиксирующая начало тормозного пути.

Итоговым документом оценки скользкости дорожного покрытия является линейный график коэффициентов сцепления.

Шероховатость поверхности дорожных покрытий измеряют методом песчаного пятна или портативными микропрофилографами. В первом случае отпадает необходимость в применении какого-либо специального оборудования.

Целесообразно все линейные графики, характеризующие состояние дорожного покрытия, располагать один под другим. В этом случае облегчаются анализ состояния дорожного покрытия и планирование необходимых мероприятий.

Как правило, мероприятия по улучшению ровности дорожного покрытия одновременно повышают коэффициент сцепления и степень шероховатости поверхности дорожного покрытия.

Для дорог высших категорий создают банк данных состояния дорожного покрытия с применением ЭВМ. На магнитную ленту или диски ЭВМ фиксируют значения измеренных коэффициентов сцепления и показателей ровности дорожного покрытия. Дорожное покрытие наиболее важных маршрутов фотографируют сверху на пленку, по результатам просмотра которой принимают решение о проведении необходимых мероприятий по улучшению дорожного покрытия.

Для комплексной оценки состояния дорожного покрытия в ряде стран используют специальный прицепной прибор. Характерной особенностью конструкции прибора является наличие большого числа измерительных колес. Такой прибор позволяет одновременно оценивать поперечный уклон проезжей части, наличие выбоин, глубину колеи и т.п.