Дорожная одежда представляет собой конструкцию проезжей части, которая включает в себя несколько слоев из различных материалов. Основные требования к дорожной одежде, обеспечивающие безопасное движение автомобилей с расчетными скоростями: - необходимая прочность; - ровность; - шероховатость поверхности; - беспыльность. В то же время дорожная одежда должна отвечать требования экономичности и надежности, обеспечивать возможность максимальной механизации строительства и быть технологичной. Экономичность определяют затратами на строительство, ремонт, содержание проезжей части, перевозку пассажиров и грузов, потери времени пассажиров в пути, дорожно-транспортные происшествия. Под надежностью понимают экономически обоснованную вероятность безотказной работы дорожной одежды. С увеличением надежности дорожной одежды, как правило, возрастают затраты на ее строительство, но снижаются эксплуатационные затраты (на ремонт, содержание, транспортные расходы и др.).

Конструкцию дорожной одежды и вид покрытия следует принимать исходя из транспортно-эксплуатационных требований и категории проектируемой дороги с учетом интенсивности движения и состава автотранспортных средств, климатических и грунтово-гидрологических условий, санитарно-гигиенических требований, а также обеспеченности района строительства дороги местными строительными материалами. Дорожные одежды могут состоять из одного или нескольких слоев. При наличии нескольких слоев дорожные одежды состоят из покрытия, основания и дополнительных слоев основания – морозозащитных, теплоизоляционных, дренирующих и ещё нескольких.

Покрытие — верхний, наиболее прочный, относительно тонкий слой одежды, хорошо сопротивляющийся истирающим, ударным и сдвигающим нагрузкам от колес, а также воздействию природных факторов. Обычно покрытие устраивают из наиболее дорогостоящих материалов и поэтому ему придают минимальную допустимую толщину. Покрытие обеспечивает необходимые эксплуатационные качества дороги (ровность поверхности, высокий коэффициент сцепления). В конструкции покрытия, помимо основного слоя, обеспечивающего необходимые качества, предусматривается запасной слой (слой износа), не входящий в расчетную толщину и подлежащий периодическому восстановлению в процессе эксплуатации дороги. Поверх покрытий, не обладающих достаточной водонепроницаемостью и сопротивлением истиранию, устраивают тонкие защитные слои (слои поверхностной обработки) путем розлива органических вяжущих материалов с засыпкой мелким щебнем. 

Защищая покрытие от проникания в него влаги от дождей или таяния снега, поверхностная обработка способствует повышению его прочности и сохранению ее постоянной в течение года. Поверхностную обработку применяют также для повышения шероховатости гладких покрытий в процессе эксплуатации. Основание — несущая прочная часть одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами. Оно предназначено для передачи и распределения давления на расположенные ниже дополнительные слои или на грунт земляного полотна (подстилающий груш). Основание не подвергается непосредственному воздействию колес автомобилей, поэтому для его устройства можно использовать материалы несколько меньшей прочности, чем в покрытии и в слое износа. Основание может состоять из одного или нескольких слоев. В последнем случае верхние слои основания устраивают из более прочных материалов. Изолированное при устройстве усовершенствованных покрытий от воздействия поверхностной влаги основание может переувлажняться в результате перемещения влаги снизу вверх из земляного полотна в период зимнего промерзания. Поэтому в северных районах страны к материалам для устройства основания должны предъявляться определенные требования в отношении морозоустойчивости.

Грунт земляного полотна (подстилающий грунт) - тщательно уплотненные и спланированные верхние слои земляного полотна, на которые укладывают слои дорожной одежды. На подстилающий грунт передается все давление от транспортных нагрузок, поэтому он является весьма ответственным элементом конструкции дорожной одежды. Прочность дорожной одежды может быть обеспечена лишь на однородном, хорошо уплотненном земляном полотне при обеспеченном водоотводе. Повышение сопротивления грунта земляного полотна внешним нагрузкам, его осушение и постоянство водного режима являются наиболее надежными способами увеличения прочности дорожной одежды и снижения ее стоимости. Никакое увеличение толщины слоев каменных материалов не может обеспечить прочность и ровность дорожной одежды, укладываемой на слабом грунтовом основании.

Проектирование дорожных конструкций.

Проектирование конструкций дорожных одежд состоит из двух последовательно выполняемых этапов — конструирования и расчета, которые взаимосвязаны и не должны противопоставляться друг другу. Подмена одного из них другим не может гарантировать, получения устойчивой, экономичной и удобной в эксплуатации дорожной одежды. В зависимости от работы при воздействии нагрузок все дорожные одежды условно делят на две группы — нежесткие и жесткие.

Нежесткими называют одежды, обладающие малым сопротивлением изгибу. К ним относятся практически все типы одежд, кроме цементобетонных, а также асфальтобетонных покрытий и мостовых на цементобетонных основаниях. Большинство конструктивных слоев нежестких одежд не может воспринимать растягивающих напряжений, а сопротивление изгибу и модули упругости слоев зависят от температуры и влажности. Роль этих слоев сводится к распределению давления колес на большую площадь подстилающего грунта и к снижению передающихся на подстилающие грунты удельных нагрузок. Кроме того слои дорожной одежды предотвращают проникание в подстилающий грунт поверхностной воды, которая снижает его сопротивление нагрузкам.

Жесткие одежды имеют один или несколько слоев, обладающих сравнительно большим сопротивлением изгибу и модулями >тфугости, практически не зависящими от колебаний температуры и влажности. Жесткие одежды работают по принципу плит на упругом основании, распределяя давление от внешней нагрузки на площадь грунта, значительно большую, чем нежесткие.

Конструирование дорожной одежды заключается в выборе для нее наиболее подходящих материалов исходя из местных ресурсов и соображений организации работ, в целесообразном назначений размеров отдельных слоев и размещении их по глубине. Конструирование дорожной одежды — наиболее творческая часть проектирования. Оно должно основываться на четких представлениях о напряженном состоянии и механизме деформации дорожных одежд, на учете опыта службы различных типов одежд в разных климатических условиях и на особенностях воздействия на них движения по дороге и природных факторов.

В ряде случаев в конструкции дорожной одежды необходимо предусматривать возможность постепенного (стадийного) ее усиления укладкой сверху слоев более прочных материалов по мере возрастания интенсивности или изменения состава движения. Верхние слои земляного полотна рассматривают как составной конструктивный элемент одежды, к прочности и однородности которого предъявляются достаточно высокие требования. Опыт показывает, что недостаточная прочность земляного полотна не может быть компенсирована утолщением других слоев дорожной одежды.

Дорожные одежды с покрытием из обработанных вяжущим или необработанных малопрочных материалов на песчаном, гравийном и щебеночном основании, или на основании из укрепленного грунта допускается применять в IV и V климатических зонах при интенсивности движения не более 100 авт/сут с нагрузкой на ось не более 70 кН. При большей интенсивности движения всегда следует предусматривать обработку малопрочных материалов органическими и неорганическими вяжущими. Для устройства оснований под усовершенствованные покрытия или покрытий на дорогах IV-V категорий можно использовать тощий цементобетон на основе слабого известнякового щебня, ракушечника, речных песчаников и др., а также гравийные материалы, укрепленные неорганическим вяжущим. для устройства слоев дорожных одежд, которые должны обладать улучшенными прочностными и деформационными качествами, следует применять шлаковый щебень, обработанный органическими и минеральными вяжущими.

Для повышения прочности и стабильности рабочего слоя земляного полотна необходимо предусматривать различные мероприятия: 1) устройство его из непучинистых, малопучинистых и слабонабухающих грунтов; 2) защиту грунта от увлажнения поверхностными и подземными водами и т. п. В III-V дорожно-климатических зонах на участках с 1-ой схемой увлажнения допускается предусматривать уплотнение верхней части рабочего слоя (толщиной 30-50 см) до коэффициента уплотнения 1,0-1,05. Слой грунта повышенной плотности следует рассматривать как самостоятельный конструктивный слой. При устройстве слоя повышенной плотности из связного (набухающего) грунта, предусматривают меры по защите его от увлажнения. При расчетной относительной влажности грунта более 0,7 в числе возможных мероприятий по повышению стабильности рабочего слоя следует рассматривать укрепление его верхней части небольшим количеством вяжущих (например, 3-4 % цемента, 10-15 % зол уноса или гранулированными шлаками, известью).

Проектирование устройств по осушению дорожных одежд и земляного полотна.

Дренажная конструкция (дренирующий слой и водоотводящие устройства) необходима при традиционных конструкциях дорожных одежд со слоями из зернистых материалов на участках с земляным полотном из слабофильтрующих грунтов (пылеватых песков, непылеватых песков с коэффициентом фильтрации менее 0,5 м/сут, глинистых грунтов) во II дорожно-климатической зоне при всех схемах увлажнения рабочего слоя земляного полотна, в III зоне - при 2-й и 3-й схемах, в IV и V зонах - только при 3-й схеме.

Дренажная система дорожной одежды включает: плоскостной горизонтальный дренаж, 1 дополняемый, если требуется, прикромочным дренажом, а также поперечным дренажом мелкого заложения. При устройстве всех слоев дорожной одежды из монолитных материалов в качестве плоскостного горизонтального дренажа при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается применять вместо дренирующего слоя прослойку из геотекстиля толщиной не менее 4 мм с коэффициентом фильтрации не менее 50 м/сут с выпуском полотнищ на откосы насыпи на высоту не менее 0,5 м. Выбор геотекстиля в этом случае производится по специальным указаниям. Проектирование мероприятий по дренированию дорожной одежды осуществляют в такой последовательности: 

  • дорогу разделяют на типичные участки по виду продольного профиля и природным условиям (характер рельефа местности, наличие водотоков, пересекающих дорогу, и др.) с учетом особенностей конструкции земляного полотна (насыпь высотой, отвечающей СНиП, выемка, насыпь ниже требуемой по СНиП, переходный участок от насыпи к выемке) и дорожной одежды (наличие монолитных слоев основания, а также морозозащитных или теплоизоляционных слоев из укрепленных материалов), обеспеченности материалами для дренирующего слоя, дренажных труб и геотекстиля; осуществления мер по ограничению притока воды в дорожную конструкцию; 
  • для типичных участков определяют количество воды, поступающей в основание за сутки и за расчетный период с учетом предусмотренных мер по ограничению притока воды в дорожную конструкцию; 
  • намечают варианты дренажных конструкций; 
  • обосновывают расчетом толщину дренирующего слоя, необходимую в данных условиях, или определяют, каким значением коэффициента фильтрации должен обладать дренирующий материал в заданной дренажной конструкции.

При устройстве дренирующих слоев, работающих по принципу поглощения, требуется устраивать более мощные слои из песчаного грунта и принимать в расчет на прочность дорожной одежды значения прочностных характеристик песчаного грунта с учетом более продолжительного периода его нахождения в неблагоприятном расчетном состоянии. Для устройства дренирующего слоя, работающего по принципу осушения, следует применять I материалы с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут. Материал с коэффициентом фильтрации 1 - 2 м/сут целесообразно применять на участках, где он одновременно выполняет дренирующие и морозозащитные функции.

Конструирование жестких дорожных одежд.

Цель конструирования дорожной одежды — выбрать материалы, определить количество слоев и их размещение по глубине. При этом необходимо: 

  • предусматривать максимальное использование местных строительных материалов; 
  • стремиться к уменьшению количества слоев; - предусматривать проезд построечного транспорта по основанию; 
  • обеспечивать соответствие конструкции дорожной одежды технологии ее строительства и наибольшую механизацию работ; 
  • учитывать категорию дороги, состав транспортного потока, интенсивность движения, напряженное состояние и механизм деформирования отдельных слоев и конструктивных элементов; 
  • устанавливать срок службы покрытия и всей дорожной одежды до капитального ремонта; - учитывать природно-климатические и гидрологические условия местности (включая возведение высоких насыпей). 

Толщина бетонных покрытий должна быть, как правило, одинаковой по всей ширине проезжей части. На шестиполосных покрытиях толщину крайних внешних полос допускается увеличивать на 2 см для обеспечения проезда тяжелых автомобилей. Бетонные покрытия могут быть однослойными или при наличии соответствующего технологического оборудования — двухслойными с толщиной верхнего слоя не менее 6 см. В нижнем слое двухслойного бетонного покрытия могут быть применены менее прочные и менее морозостойкие местные каменные материалы.

риалов (песок, шлак, высевки, ракушечник и пр.). Дополнительный слой основания должен иметь водослив — сплошные или прерывистые выходы дренирующего материала на откосы земляного полотна и нижнюю плоскость (поверхность земляного полотна) с поперечным уклоном. Для улучшения водоотвода можно применять геотекстиль в виде сплошного или прерывистого слоя. Для уменьшения подтока влаги снизу можно предусматривать прерывающие прослойки из синтетических пленок. При небольшой интенсивности движения дополнительный слой основания может одновременно выполнять роль основания и выравнивающего слоя.

Особенности изысканий и проектирования городских дорог.

При изысканиях для строительства новых и реконструкции существующих улиц общее направление и план улицы устанавливают по данным планировки города. На плане улицы обычно в масштабе 1:500 намечают базис — основную опорную линию для геодезических работ. Его принимают параллельным осп улицы, размещая так, чтобы движение не мешало работе геодезистов. Начальную и конечную точки и углы поворота базиса закрепляют на местности, привязывая к постоянным точкам. Трассу измеряют по базису, отмечая на местности пикеты через 100 м. На всех характерных местах намечают плюсовые точки. Для получения подробного и точного плана улицы на всех пикетах и плюсовых точках разбивают нормально к оси проезжей части поперечники до границ красной линии или линии застройки. Трассу нивелируют по базису с обязательной привязкой ко всем имеющимся вблизи реперам. При разбивке и нивелировке поперечников должны быть отмечены трамвайное полотно, крышки колодцев подземных коммуникаций, входы в здания, въезды во дворы, окна подвальных этажей, водоприемные решетки, канавы, ось и лотки проезжей части.

В статье используются материалы из источника:

https://www.altstu.ru/media/f/Lekcii_1.pdf