Устройство автомобильных дорог и аэродромов

Устройство автомобильных дорогАвтомобильными дорогами называют дороги, построенные в соответствии с

установленными техническими правилами и требованиями, исходя из обеспечения непрерывности, удобства и безопасности движения транспортных средств.

Автомобильные дороги строятся в пределах полосы отвода, которая включает также территорию вдоль дороги и сооружения для эксплуатации ее.

Одним из основных элементов автомобильной дороги (рис. 1) является земляное полотно. На нем располагаются проезжая часть, а также обочины и боковые канавы, или кюветы, предназначенные для отвода воды, стекающей с полотна дороги. Часть полосы отвода с левой и правой стороны земляного полотна называется обрезом 12. Обрезы часто используют для объездов при ремонте проезжей части дороги, устройства на них тракторных путей и др.

Рис. 1. Элементы автомобильной дороги: 1 — поверхность земли, 2 — выемка,

3 — насыпь, 4 — откос насыпи, 5 — ось дороги, 6 — проезжая часть,

7 — обочина, 8 — бровка насыпи, 9 — дно кювета, 10 — внешний откос кювета,

11 — бровка кювета, 12 — обрез

Устройство автомобильных дорогПроезжая часть дороги представляет собой прочную и плотную поверхность,

предназначенную для движения транспорта. Проезжая часть, как правило, располагается симметрично относительно оси земляного полотна. Для устройства проезжей части в земляном полотне отрывают корыто и туда укладывают дорожностроительные материалы. Проезжая часть обычно имеет два слоя: основание и дорожную одежду. В зависимости от назначения дороги одежда состоит из одного, двух и более слоев. Верхний слой одежды называется покрытием дороги.

Дорожные одежды делятся на группы, основными в которых являются: усовершенствованные капитального типа — асфальтобетонные и цементобетонные; усовершенствованные облегченного типа — черные, щебеночные и гравийные; переходные типы — грунтовые, укрепленные вяжущими материалами; низшие типы — грунтовые.

Обочины дороги служат для создания упора проезжей части при строительстве дороги, предохранения краев покрытия от обламывания, разъезда и остановок автомобилей при недостаточной ширине проезжей части. При ремонтах дорог обочины служат для временного складирования материалов. Кроме того, обочины являются резервом для расширения проезжей части.

Боковые кюветы предназначаются для отвода воды из водоносных слоев. В кюветы также стекает вода с поверхности проезжей части. С помощью боковых кюветов стекающие воды отводятся вдоль дороги к искусственным сооружениям или в пониженные места.

Устройство автомобильных дорогКюветы выполняют в виде выемок, у которых боковые стенки имеют

треугольную или трапецеидальную форму.Линии пересечения земляного полотна с откосами называют бровками (8, 11).

Бровки 8, 11 кювета определяют полную ширину земляного полотна. Крутизну откосов измеряют отношением высоты откоса к его заложению, т. е. к расстоянию по горизонтали между бровкой и подошвой откоса, при этом высота откоса принимается за единицу. Крутизну откосов при насыпях высотой до 1 м принимают 1 : 3, свыше 1 м— 1 : 1,5.

Земляное полотно (рис. 2) образуется в поперечном сечении из насыпей и выемок. Необходимость этих элементов определяется рельефом местности, на которой сооружается дорога. Когда дорога должна проходить выше уровня земли, грунт подсыпают, т.е. сооружают насыпь (рис. 2, а, б). В случае повышения уровня земли над дорогой слой земли снимают — делают выемку (рис. 2, в). К выемкам относятся также каналы, траншеи, водоотводные канавы. В местностях, имеющих значительный уклон в поперечном сечении (на косогорах), одна часть дороги может оказаться в выемке, а другая — в насыпи. Такое земляное сооружение называют полувыемкой — полунасыпью (рис. 2, г).

Если для устройства насыпи не хватает грунта, взятого из боковых канав, используют резервы 2 (см. рис. 2, б).

При разработке выемок грунт вывозят в насыпи, однако при избытке этого грунта насыпают кавальеры — насыпи геометрически правильной формы. Располагают кавальеры 4 чаще на обрезах с низовой стороны выемки.

Устройство автомобильных дорог

Для ограждения земляного полотна от притока воды из вышерасположенных мест прорезают водоотводные нагорные канавы 5. 1 Продольный профиль дороги показывает характер ее по длине с учетом подъемов и спусков, величину которых характеризуют уклоном, выраженным в процентах. Разность по высоте между двумя точками продольного профиля называют превышением, а расстояние между этими точками по горизонтали — заложением. Разделив превышение на заложение, выраженные в метрах, получают величину продольного уклона дороги.

В зависимости от значения дороги допускается разная величина продольных уклонов. Так, грунтовая дорога может иметь уклон до 9%, для бетонных дорог уклон не должен превышать 4%.

Рис. 2. Поперечные профили земляного полотна:а — насыпь в нулевых отметках,

б — насыпь из боковых резервов, в — выемка,

г — полувьгемка-полунасыпь; 1 — насыпь, 2 — резерв, 3 — банкет, 4 — кавальер, 5 — нагорная канава

Устройство автомобильных дорогКлассификация дорожных одеждДорожной одеждой называют совокупность конструктивных слоев разной

прочности, обычно уменьшающейся книзу, устраиваемых из различных материалов. Многослойная конструкция дорожной одежды показана на рисунке.

Поверхностная обработка на усовершенствованных покрытиях капитального типа защищает покрытие от износа. Слой износа систематически возобновляется по мере истирания, устраивается из наиболее прочных и морозостойких материалов с таким количеством вяжущего материала, чтобы обеспечить шероховатость, но не в ущерб водонепроницаемости покрытия.

Устройство автомобильных дорогПоверхностная обработка на покрытиях усовершенствованных облегченных

выполняет роль временного защитного слоя В этом случае временный защитный слой обеспечивает повышение устойчивости ещё не полностью сформировавшейся поверхности покрытия и основания в период формирования. Защитный слой можно устраивать из менее прочных материалов в сравнении с материалами, используемыми для устройства слоя износа. Если защитный слой периодически возобновляется, то он переходит в слой износа.

Покрытие в зависимости от технической категории, состава, интенсивности движения, качества используемых материалов и технологических особенностей производства работ может состоять из одного и более слоев. Покрытие должно обеспечивать ровность, шероховатость, гигиеничность, водонепроницаемость атмосферных осадков, увеличение прочности дорожной одежды.

Основание обеспечивает прочность, водонепроницаемое и, грунтовых вод в конструктивные слои дорожной одежды. Основание в зависимости от назначения конструкции дорожной одежды, применяемых дорожно-строительных материалов и способа производства работ может состоять из одного или нескольких слоев, прочность которых уменьшается сверху вниз, а водонепроницаемость повышается.

Дополнительным слоем основания называют слой, размещенный непосредственно на земляном полотне. На дополнительный слой укладывают нижний слой основания. Различают дополнительные слои по назначению - подстилающие, теплоизолирующие и дренирующие.

Устройство автомобильных дорогДорожные одежды по типам покрытия классифицируются на:1. Капитальные:- цементобетонные;- асфальтобетонные из горячих плотных смесей I и II марок;- асфальтобетонные из холодных смесей I марки;- дегтебетонные из горячих плотных смесей I марки.2. Облегченные:- асфальтобетонные из горячих смесей III марки;- асфальтобетонные из холодных смесей II марки;- дегтебетонные из горячих и холодных смесей II марки;- из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими

материалами (смешением в установке, на дороге, пропиткой);- переходные с поверхностной обработкой.3. Переходные: щебеночные; гравийные; булыжные из колотого камня;

грунтовые, укрепленные вяжущими материалами,4. Низшие:- из малопрочных каменных материалов, шлаков;- грунтовые, улучшенные различными местными материалами.

Устройство автомобильных дорогУкладка асфальтобетонной смесиУкладку горячих и холодных асфальтобетонных смесей следует производить в

сухую погоду весной и летом при температуре воздуха не ниже + 5 °С, осенью - не ниже + 10 °С.

Смесь должна укладываться на чистое, сухое, непромерзшее основание, подгрунтованное жидким битумом, из расчета 0,5...0,8 л/м2.

Подготовительные работы при укладке асфальтобетонной смеси: 1.Закрытие участка дороги для движения транспорта за 1 сутки до начала работ

(если позволяют условия). Устройство объезда вне проезжей части длиной на 2...3 захватки нижнего слоя.

2.Разбивка оси и кромок проезжей части.3.Проверка основания на ровность и плотность проходом тяжелого катка вдоль

участка дороги.4.Натяжка копирной струны параллельно оси проезжей части по столбикам

высотой 20...30 см, устанавливаемым через 10...15 м на расстоянии 0,25 м от кромки покрытия.

5.Очистка основания поливомоечной машиной из расчета 5 л/м2 воды.6.Сушка основания под воздействием солнечной радиации или сушильными

агрегатами типа КР-53А, ДЭ-2 и т.д.7.За 1...6 часов до начала укладки смеси подгрунтовка автогудронатором

основания жидким битумом из расчета 0,5...0,8 л/м2.

Устройство автомобильных дорог8.Смазка поперечного шва жидким битумом.9.Проверка работоспособности укладчика на холостом ходу, смазка трущихся

деталей, соприкасающихся с горячей смесью.10.Установка выглаживающей плиты по ширине полосы укладки и высоте

проектного слоя асфальтобетона - pppa.ru. Трамбующий брус должен быть установлен ниже низа выглаживающей плиты на величину амплитуды колебания.

11.Проверка высотного положения шнека и трамбующего бруса. Нижняя кромка шнека должна быть установлена на высоте 0,5 проектной толщины слоя над основанием (нижним слоем покрытия).

12.Прогрев выглаживающей плиты в течение 10...15 минут.13.Заправка катков водой.14.Подготовка шанцевого инструмента и жаровни к работе.15.Укладка смеси на дорогу может осуществляться асфальтоукладчиками,

автогрейдерами и вручную.При использовании асфальтоукладчиков смесь может укладываться:одним укладчиком по сопредельным полосам попеременно в нижнем и

верхнем слоях покрытия;двумя укладчиками на всю ширину покрытия попеременно в каждом слое; двумя укладчиками одновременно в обоих слоях.

Устройство автомобильных дорогВ первом случае - вследствие частых переходов с одной полосы укладки на

сопредельную полосу и со слоя на слой производительность укладчика значительно снижается.

Наивысшая производительность укладчика достигается во втором случае, а в третьем случае наблюдаются определенные технологические трудности по увязке работы катков с укладчиком и возможен некачественный продольный шов.

Большое значение для качественной укладки смеси имеет монолитность продольных и поперечных швов. При двух укладчиках монолитность продольного шва достигается тем, что они работают уступом на удалении друг от друга 25...50 м. В этом случае в процессе укатки первой полосы вальцы катка не должны приближаться более чем на 10 см к кромке полосы сопряжения. Вторая полоса укладки смеси дополнительно прогревает кромку первой полосы и сохраняет температуру смеси на стыке более 100 °С.

Уплотнение катками смеси сопредельной полосы следует начинать по продольному шву сопряжения.

Если сопряжение полос выполняют к остывшей кромке, то ее край вертикально обрубают по высоте слоя, обмазывают жидким битумом и сверху укладывают горячую смесь шириной 10...20 см. После разогрева кромки полосы смесь тонким слоем сдвигают на укладываемую полосу.

Для разогрева кромки полосы можно использовать разогреватели типа КР-53А, КР-10, имеющие выносные линейки с 10 горелками.

Поперечное сопряжение полос выполняют таким же способом.

Устройство автомобильных дорогПри укладке холодных смесей длина полосы принимается 350...500 м в

зависимости от погодных условий. Ширину полосы укладки смеси назначают кратной ширине покрытия. Толщина

слоя смеси регулируется выглаживающей плитой укладчика. Скорость укладки смеси типа А, Б, пористого и высокопористого асфальтобетона с содержанием щебня более 40 % должна быть 2...3 м/мин. Смеси типа В, Г, Д пористые и высокопористые с содержанием щебня менее 40 % укладываются асфальтоукладчиками со скоростью 4...5 м/мин.

При устройстве двухслойного покрытия нижний слой при необходимости очищают от пыли и грязи, сушат и за 1...6 ч до начала укладки смеси подгрунтовывают жидким битумом из расчета 0,2...0,3 л/м2.

При устройстве асфальтобетонного слоя по существующему асфальтобетонному покрытию необходимо устранить дефекты (трещины, выбоины) на старом покрытии, а при глубине колеи более 1 см его следует предварительно выровнять смесью и уплотнить.

В исключительных случаях допускается укладка смеси в нижний слой покрытия автогрейдером. Асфальтобетонная смесь отдельными кучами выставляется на дороге, разравнивается автогрейдером на всю ширину покрытия, чтобы избежать сопряжения полос, уменьшить потери материала и обеспечить ровность покрытия.

Ручная укладка смеси допускается при малых объемах работ и в местах, недоступных для укладчика и автогрейдера.

Устройство автомобильных дорогТолщина слоя должна быть больше проектного при укладке горячих смесей:

асфальтоукладчиком - на 10... 15 %, автогрейдером и вручную - на 25-30%.Уплотнение смеси укаткой следует начинать после ее укладки, соблюдая

определенный температурный режим.Температура горячих смесей может быть на 10 °С выше указанной в таблице, если

их укладка производится при температуре ниже + 5 °С. Между уплотняемостью смеси и ее температурой существует прямая

зависимость. Температура смеси при уплотнении должна быть не менее 95°С.Окончательное число проходов катка по одному следу определяется по

результатам пробного уплотнения. Уплотнение смеси ведут от краев покрытия к оси с перекрытием полосы уплотнения на 20...30 см.

Для уплотнения смесей применяют самоходные гладковальцовые пневмоколесные, вибрационные и комбинированные катки массой от 6 до 18 т.

Оптимальный состав уплотняющего звена: один легкий (масса 6...8 т) и два-три тяжелых (масса 10...18 т) катка на каждый асфальтоукладчик или на один АБЗ производительностью 50...70 т/ч.

Устройство автомобильных дорогТехнические средства организации дорожного движенияРасстояние видимости дорожного знака должно быть не менее 100 м.Знаки устанавливают справа от проезжей части или над нею, вне обочины (при ее

наличии), за исключением случаев, оговоренных настоящим стандартом, а также справа от велосипедной или пешеходной дорожки или над ними.

Расстояние от края проезжей части (при наличии обочины - от бровки земляного полотна) до ближайшего к ней края знака, установленного сбоку от проезжей части, должно быть 0,5-2,0 м.

Знаки устанавливают непосредственно перед перекрестком, местом разворота, объектом сервиса и т.д., а при необходимости - на расстоянии не более 25 м в населенных пунктах и 50 м - вне населенных пунктов перед ними, кроме случаев, оговоренных настоящим стандартом.

Знаки, вводящие ограничения и режимы, устанавливают в начале участков, где это необходимо, а отменяющие ограничения и режимы - в конце, кроме случаев, оговоренных настоящим стандартом.

Знаки устанавливают на расстоянии не менее 1 м от проводов электросети высокого напряжения. В пределах охранной зоны высоковольтных линий размещение знаков на тросах-растяжках запрещается.

Устройство автомобильных дорогУсловия проектирования и строительства сопряженийГлавнейшим условием устройства сопряжений моста с насыпью является

обеспечение плавности въезда автомобилей с подходов на мост на весь период эксплуатации дороги.

Для обеспечения плавного въезда автомобиля на мост при устройстве сопряжения его с насыпью необходимо:

а) обеспечить надлежащую плотность грунтов земляного полотна (коэффициент уплотнения грунтов при оптимальной влажности не должен быть менее 0,98-1,0);

б) устроить надежный отвод поверхностных вод с покрытия и из тела земляного полотна, что достигается применением дренирующей засыпки за опорами и в конусах, дренажных слоев под покрытием, устройством бортовых лотков и противофильтрационной защиты покрытия и обочин в пределах сопряжения;

в) выдержать земляное полотно до укладки покрытия не менее года, в течение которого произойдут основные осадки тела и основания насыпи;

г) уложить переходные плиты длиной, достаточной для перекрытия зоны образования местных просадок и для обеспечения плавного сопряжения проезжей части моста с дорожным покрытием.

Сопряжения проектируют в соответствии с "Проектом конструкций сопряжений мостов и путепроводов с насыпью", разработанным ГПИ "Союздорпроект" (рабочие чертежи, инв. № 20296-М) и утвержденным Минтрансстроем для опытного применения в 1971-1973 гг.

Устройство автомобильных дорогМогут быть также использованы "Нормали сопряжений", разработанные

Гипроавтотрансом Министерства строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР в 1969 г. (серия 3.503-16).

В конструкцию сопряжений входит часть земляного полотна за береговой опорой моста (отсыпаемая из дренирующего грунта), заканчивающаяся объемлющим опору конусом. Дорожное покрытие в этом месте устраивают в виде переходных плит.

Подходы к мосту, обеспечивающие сопряжение дороги с мостом, можно устраивать в виде эстакад.

В зависимости от материала покрытия подходов применяют три типа переходных плит: при цементобетонном покрытии - поверхностные плиты (рис. 3, а), при асфальтобетонном - полузаглубленные и заглубленные (рис. 3, б, в).

Полузаглубленные плиты применяют при асфальтобетонных покрытиях, устраиваемых на жестком и полужестком основаниях. К жесткому относится цементобетонное основание; к полужесткому - основания из каменных материалов, укрепленных цементом, гранулированным доменным шлаком, молотым шлаком, золой уноса и др.

Заглубленные плиты укладывают при асфальтобетонных покрытиях, устраиваемых на нежестких основаниях: основания из битумоминеральных материалов, из слабых каменных материалов или щебня из шлака, обработанных жидким битумом, из каменных материалов или щебня из шлака с розливом битума или обработанных битумом методом пропитки.

Устройство автомобильных дорог

Рис .3. Конструкция сопряжения моста с насыпью: а - при цементобетонном покрытии: б и в - при асфальтобетонном покрытии (б -

полузаглубленная, в - заглубленная плита);1 - промежуточная плита; 2 - переходная плита; 3 - крупно- и среднезернистый песок;

4 - дренирующий грунт, 5 - гравийно-щебеночная подушка; 6-укрепленный грунт или асфальтобетон

Устройство автомобильных дорогПереходные плиты устраивают либо сборными, либо сборно-монолитными

(поверхностные плиты - только сборно-монолитными); с точки зрения водонепроницаемости покрытия и меньшего веса блоков предпочтительнее применение сборно - монолитных плит.

Наружным концом переходные плиты опираются на лежень - обязательный конструктивный элемент при сборных плитах, укладываемый на тщательно уплотненную гравийно - щебеночную подушку толщиной не менее 0,4 м. Сборные плиты объединяются между собой шпоночным швом с постановкой проволочной спирали. Сверху швы между плитами заполняют битумной мастикой.

В пределах переходных плит дорожное покрытие должно быть водонепроницаемым (из двух слоев асфальтобетона общей толщиной не менее 7 см), устраиваемым в соответствии с «Рекомендациями по устройству асфальтобетонных покрытий повышенной водонепроницаемости на мостах».

Виды искусственных сооружений на автомобильных дорогахАвтомобильные дороги образуют сложную дорожную сеть страны. Проходя по

местности, они пересекаются между собой, с железными дорогами и пересекают различные препятствия: ручьи, реки, овраги, долины, горные хребты, ущелья, озера, морские заливы и проливы. Для обеспечения беспрепятственного движения на дорогах строят различные сооружения: трубы, мостовые сооружения, тоннели, галереи, балконы, подпорные стенки.

Устройство автомобильных дорогТрубы укладывают в тело земляного полотна дороги (рис. 4.1). Они служат для

пропуска под дорогой небольших ручьев, транспортных средств, пешеходов и скота. Их устраивают обычно из сборных элементов круглого или прямоугольного сечения. В местах расположения трубы не прерывают земляное полотно.Мостовые сооружения (рис. 4.2) строят для пропуска дороги над реками, ущельями, оврагами, лощинами, другими дорогами. Они прерывают земляное полотно дороги своими конструкциями (рис. 4.2,а), включающими пролетные строения и опоры. Пролетное строение перекрывает пространство между опорами, поддерживает все перемещающиеся по сооружению нагрузки и передает их и свой собственный вес на опоры. Опоры воспринимают усилия от пролетного строения и передают их через фундаменты на грунты основания.

Рис. 4.1. Схема расположения трубы: 1 – земляное полотно; 2 - труба

Устройство автомобильных дорогРазновидностями мостовых сооружений являются собственно мосты (см. рис. 4.2,

а), путепроводы (рис. 4.2,6), виадуки (рис. 4.2,в) и эстакады (рис. 4.2,г).

Рис. 4.2. Мостовые сооружения:1 — пролетное строение; 2 — промежуточная опора; 3 — устой

Устройство автомобильных дорогСобственно мостом называют сооружение для пропуска дороги над водным

препятствием. Путепровод — мостовое сооружение для пропуска одной транспортной магистрали над другой в разных уровнях. Путепроводы строят в городах и вне городов, для автомобилей и пешеходов. Виадук — мостовое сооружение для пропуска дороги над глубоким оврагом, ущельем или суходолом с высоким расположением уровня проезда над низом препятствия. Характерной особенностью виадуков являются опоры большой высоты (от нескольких десятков до сотен метров). Эстакадами называют мостовые сооружения для пропуска дороги на некоторой высоте над поверхностью земли (см. рис. 4.2,г), чтобы пространство под ними могло быть использовано для различных целей. Эстакады возводят также вместо насыпи для пропуска дороги над долинами рек, над болотистыми участками местности, на подходах к путепроводам. Их применяют и для пропуска скоростных автомагистралей над городской застройкой, при уширении набережных и организации движения в городских условиях вдоль рек.

Тоннели применяют для пропуска дороги сквозь толщу горного массива или под крупными реками, озерами, морскими заливами или проливами. В городах их применяют для пропуска под землей автомобилей и пешеходов. На горных дорогах, кроме виадуков и тоннелей, применяют галереи, балконы и подпорные стенки.

Галереи используют для защиты дороги от снежных лавин и камнепадов, балконы — для обеспечения необходимой ширины дороги на крутых склонах и сокращения объемов работ по разработке грунтов, подпорные стенки — для удержания находящегося за ними грунта от обрушения.