ДОРОЖНЫЕ ОДЕЖДЫ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ -
ЧАСТЬ 2
Основы конструирования нежестких дорожных одежд
лесовозных дорог. Проектирование земляного полотна и дорожной одежды
должно быть комплексным и выполняться одновре-
менно. При выборе конструкции дорожной одежды
следует учитывать следующие положения:
1) число слоев одежды должно быть ограниченным, чтобы не осложнять
строительство дороги; оптимальными будут 2— 4-слойные одежды на
магистралях и 1—2-слойные на ветках;
2) менее прочные материалы следует назначать в нижележащие слои так,
чтобы модули упругости материалов одежды к ее поверхности постепенно
повышались; отношение модулей упругости смежных слоев не должно
превышать 5... 6;
3) толщина слоев одежды должна быть не менее (с учетом запаса на износ):
для асфальтобетона обычного 6... 7 см и мелкозернистого 3...5 см; для
щебня и гравия, укрепленных вяжущими 8 см, при полупропитке 4 см, для
укрепленных грунтов 10 см, для необработанных щебня, гравия и т. п., на
песчаном основании 15 см;
4) толщина слоев к поверхности дороги должна
постепенно уменьшаться;
5) необходимо предусматривать отвод воды из корыта;
6) целесообразно ширину нижних слоев одежды увеличивать на 20... 30 см в
целях укрепления кромки усовершенствованных покрытий;
7) предусматривать укладку щебня по принципу заклинки при устройстве
щебеночных покрытий, что значительно увеличивает модуль упругости;
8) необходимо предусматривать противозаиливающие прослойки из песка
толщиной не менее 5 см, если крупнопористый материал (щебень или гравий)
укладывается на суглинистый (глинистый) грунт.
На лесовозных дорогах I-л и II-л категорий целесообразно применять
усовершенствованные асфальтобетонные покрытия на основании из щебеночных
(гравийных) материалов, укрепленных цементом с дополнительным слоем из
гравия, щебня, крупного песка и др. Число слоев 3... 4.
На дорогах II-л категории рекомендуется также применять
усовершенствованные покрытия из прочного фракционированного щебня,
обработанного вязким битумом в установке или на дороге, из щебеночных
гравийных материалов, обработанных битумом или комплексным вяжущим
(битум и цемент), на слоях основания из тех же, но необработанных
материалов с дополнительным подстилающим слоем из песка. Число слоев
2... 4.
На дорогах III-л и IV-л категорий целесообразно применять покрытия из
прочного фракционированного щебня по способу заклинки, колейного типа из
железобетонных плит, из местных каменных материалов (щебня, в том числе
из осадочных пород, дресвы, гравийных материалов, гравелисто-песчаных и
др.), необработанные или обработанные неорганическими (цементом,
известью) и органическими (битумом, дегтем, тяжелыми нефтями и др.)
вяжущими с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ — древесных
смол, щелоков и других отходов промышленности). Число слоев 2... 3.
На дорогах IV-л категории, ветках, лесовозно-лесохозяйственных дорогах
постоянного действия рекомендуется использовать покрытия из местных
малопрочных материалов (гравийных, щебеночных, песчано-гравийных смесей
и т. п.),укрепленных или не укрепленных местными вяжущими (известью,
смолами, золами уноса, шлаками) и другими отходами промышленности. Число
слоев 1... 2.
Обочины магистралей с одеждой корытного профиля необходимо укреплять
гравийной россыпью или посевом трав. Принятая в проекте дорожная
конструкция должна быть обоснована сравнением с другими конкурирующими
вариантами по
приведенным или строительным затратам, если
эксплуатационные показатели сравниваемых вариантов одинаковы.
Применение в дорожных конструкциях геотекстиля. На лесовозных
дорогах с каждым годом увеличивается применение геотекстиля (прослоек из
полимерных материалов толщиной несколько миллиметров — дорнита и др.) и
армированной би-тумизированной бумаги (АББ), укладываемых под слоем
покрытия, что обеспечивает лучшее распределение нагрузки на земляное
полотно от колес транспорта, армирование дорожного материала (указанные
прослойки при изгибе одежды принимают на себя растягивающие усилия) и
предотвращает проникновение пылеватых и глинистых частиц грунта в
вышележащий слой.
По данным ЦНИИМЭ, применение дорнита или АББ обеспечивает повышение
прочности дорожной одежды гравийного покрытия на 20... 25 %, дает
экономию гравийного материала на 20... 25 % при расчетном экономическом
эффекте в 0,14 р/м2 (дорнит) и 1,12 р/м2 (АББ). Более высокая
эффективность применения АББ объясняется ее сравнительной дешевизной (в
3...
4 раза дешевле дорнита). АББ изготовляется из отходов производства
бумажных мешков и состоит из двух слоев битуми-зированной бумаги с
прокладкой между ними сетки из стекловолокна. Вся композиция склеивается
нефтебитумом. Однако срок службы и стойкость ее еще не установлены.
Оптимизация конструкций дорожных одежд. Использование ЭВМ при
расчетах дорожных одежд позволяет решить задачу оптимизации их
конструкций. Разработанная ГипродорНИИ система автоматизированного
проектирования дорожных одежд вошла составной частью в САПР—АД (см. с.
159) и находит широкое применение при проектировании автомобильных дорог
общей сети и промышленного транспорта.; В качестве критерия оптимизации
принята минимальная строительная стоимость дорожной одежды, т. е.
Для первого шага определяется с помощью ЭВМ прочность полученной
конструкции (включая расчеты по сдвигу, на растяжение и на
морозоустойчивость) и проверяются другие условия ограничения. Если эти
условия не соблюдены, то на следующем шаге увеличивают толщину самого
нижнего слоя на A Hi (приращение толщины, допускаемое технологией
строительства) и опять определяют соответствие полученной конструкции
заданным условиям. Варьирование толщины нижнего слоя производится до
максимально допустимой его величины Him ах. Затем переходят к
варьированию толщин вышерасположенного слоя и т. д.
По получении первого решения, удовлетворяющего заданным условиям
(прочности и др.), производится первое (отправное) определение значения
целевой функции S.
Колейные покрытия лесовозных дорог. В целях
экономии дорожно-строительных материалов и индустриализации
строительства на лесовозных дорогах широко применяются колейные покрытия
следующих основных видов: а) из железобетонных плит заводского
изготовления; б) из древесины с колесопрово-дами, либо изготовляемыми на
месте (из хлыстов), либо сборной конструкции — из деревянных щитов.
Испытывались, но не нашли применения колейные покрытия из плит,
изготовляемых
из бетона, асфальтобетона, пластобетона, стали и
других материалов.
Колейные покрытия из железобетонных плит имеют ряд достоинств: высокая
индустриальность строительства дороги, возможность повторного
использования плит, независимость вывозки от погодных условий, малое
сопротивление движению поездов. К недостаткам можно отнести значительную
потребность в металле (арматуре)—24... 26 т/км. Колейные покрытия из
железобетонных плит применяют на постоянных путях лесовозных дорог при
отсутствии в районе строительства гравийных и т. п. материалов или при
их доставке на значительные расстояния (более 25... 30 км). Экономичным
может быть их применение (сборно-разборной конструкции) и на усах.
На рис. 5.26, а представлены типовые поперечные профили колейных
покрытий из железобетонных плит на лесовозных
дорогах. В целях снижения стоимости строительства
дороги колейное покрытие устраивают лишь на грузовой полосе движения.
Другая полоса укрепляется гравийным материалом. На постоянных путях
плиты укладывают на песчаном подстилающем слое толщиной от 15... 20 см
(при супесчаном грунте земляного полотна) до 30... 35 см (на суглинках).
В целях повышения устойчивости плит в колесопроводах слой песка отсыпают
на ширину проезжей части вровень с поверхностью плит (см. рис. 5.26,б).
В ЛТА разработан экономичный метод замены песка подстилающего слоя
местным грунтом, укрепленным малыми (4... 5 %) дозами извести или
цемента.
Железобетонные плиты изготовляют на заводах ЖБИ или
в цехах (ОСТ 13-79—85 «Плиты железобетонные для покрытий автомобильных
лесовозных дорог») по агрегатно-поточной или конвейерной технологии,
длиной 3 м с ненапрягаемой и 6 м с предварительно напрягаемой арматурой,
из бетона классов В 22,5 (марки 300) и В 30 (марки 400). Рабочая
арматура плит — стержневая, предварительное натяжение арматуры
производится электротермическим способом. ОСТ 13-79—85 предусмотрен
выпуск ребристых (с ячейками на нижней поверхности) и сплошного сечения
плит пяти типоразмеров по прочности (несущей способности). Основные
параметры плит см. в табл. 5.16.
Наличие ячеек у плит обеспечивает лучшее их сцепление с подстилающим
слоем и дает экономию бетона на 22... 33 %. Недопустима укладка плит на
поперечные настилы.
Важным конструктивным недостатком стандартных плит являются их стыковые
соединения, выполненные в виде деревянных брусков размером 5x5x40 см,
забиваемых при укладке плит в колесопровод в пазы, образуемые
специальными выемками в торцах плит. Эти стыковые бруски при открытии
движения по дороге быстро деформируются и перестают выполнять свою
функцию. Плиты при этом теряют связь со смежными элементами покрытия и
работают под нагрузкой как свободно лежащие, в результате чего в
пристыковых зонах подстилающего слоя возникают значительные остаточные
деформации, сопровождаемые вымыванием песка из-под плит во время дож-дей,
путь разрушается. В ЛТА выполнена модернизация стандартных 3 и
6-метровых плит с применением сварных стыковых соединений. Сварные
соединения разработаны в двух вариантах: 1) шарнирного типа,
обеспечивающие передачу соседней плите перерезывающей силы, и 2)
обеспечивающие также и передачу изгибающего момента. У стыка первой
конструкции скоба сварного соединения приварена обоими концами к нижней
арматуре, а во второй — один конец скобы крепится к верх-ней, а другой —
к нижней продольной арматуре. Более чем 10-летняя эксплуатация участка
магистрали с интенсивным движением транспорта с укладкой плит со
сварными стыками показала высокую прочность пути.