Оценка прочности существующих дорожных конструкций и принятие основных решений по реконструкции

ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ПРИНЯТИЕ ОСНОВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ

116. Основной особенностью проектирования при реконструкции является необходимость учета возможности использования дорожной одежды и земляного полотна существующей дороги.

С другой стороны, при реконструкции проектировщик располагает значительно более достоверными, чем при новом строительстве, данными о расчетных характеристиках грунтов земляного полотна и конструктивных слоев дорожной одежды, полученными на основании оценки прочности одежды в условиях работы ее под движением на существующей дороге.

117. Приступая к проектированию, необходимо, прежде всего выявить участки дороги, где требуется капитальное переустройство существующего земляного полотна, вне зависимости от состояния существующей дорожной одежды.

Наличие и протяжение таких участков устанавливается после рассмотрения продольного профиля и плана дороги, графика состояния дороги, поперечных профилей и планов отдельных мест.

К числу участков, требующих капитального переустройства земляного полотна, относятся:

а) затопляемые паводковыми водами;

б) с заниженным земляным полотном, при высоком стоянии уровня грунтовых вод и «мокрые» выемки;

в) заниженные участки на болотах;

г) снегозаносимые участки;

д) участки, где требуется смягчение уклонов, превышающих предельные, обеспечение заданной видимости (путем вписывания вертикальных кривых), исключение частых переломов при пилообразном профиле и др.;

е) участки смещения проектируемой трассы с оси существующего земляного полотна;

ж) участки, где требуется выполнить дорогостоящие работы по исправлению поперечного профиля существующих покрытий.

118. После выявления указанных в предыдущем параграфе участков и нанесения границ их на график состояния дороги, производится оценка прочности существующей дороги на остальном ее протяжении. Оценка прочности существующей дорожной одежды производится в соответствии с указаниями, изложенными в «Инструкции по назначению конструкций дорожных одежд нежесткого типа» Союздорнии, изд. 1957 года.

Основной расчетной характеристикой является модуль деформации объема грунта (материала), Е (кг/см2), выражающий отношение сжимающего напряжения к вызываемой им относительной деформации.

119. Оценка прочности, произведенная аналитическим методом, изложенным в указанной выше Инструкции, сопоставляется с выводами, полученными в результате инженерного анализа фактических данных, характеризующих работу и состояние дороги. Откорректированные данные, характеризующие прочность существующей дорожной одежды на отдельных однородных участках, наносятся в виде эпюры прочности на график существующей дороги.

120. На участках, где обнаруживается несоответствие между фактическим состоянием одежды (условиями работы под движением в неблагоприятный период года) и ее прочностью (величиной эквивалентного модуля деформации), рассчитанной на основании табличных значений модулей деформации грунтов и материалов, – эквивалентный модуль деформации существующей дорожной одежды, а также модуль деформации подстилающего грунта, могут быть определены исходя из условий фактической интенсивности движения по дороге в период весеннего переувлажнения земляного полотна (см. ту же инструкцию – метод обратного расчета). В этих случаях, используя материалы изысканий, а при необходимости и путем проведения дополнительных исследований и испытаний, следует установить причину такого расхождения. Так, может оказаться, что не были учтены дополнительные источники увлажнения земляного полотна и одежды (например, выход водоносных горизонтов на склонах, необеспеченный отвод воды из корыта, длительное стояние воды в кюветах в период распутицы и т.д.), либо, наоборот, преувеличена степень увлажнения; модули деформации отдельных конструктивных слоев были назначены без достаточного учета свойств материалов, состояния и расположения слоя в конструкции и т.д. модуль деформации земляного полотна (Ео) был принят без учета неоднородности грунтов и неправильного расположения отдельных пластов в теле насыпи и т.п.

В целях своевременного выявления причин несоответствия расчетной прочности существующего покрытия фактическому его состоянию рекомендуется производить предварительный расчет прочности в период производства изыскательских работ.

121. Дополнительно к указаниям по расчету прочности существующих дорожных одежд нежесткого типа, подробно изложенным в Инструкции Союздорнии, необходимо иметь в виду следующее:

а) При назначении величины Ео учитываются обстоятельства, положенные в предыдущем параграфе, причем величина Ео принимается с учетом фактического состояния водоотвода с тем, чтобы прочность существующей одежды была оценена в тех условиях, в которых она фактически работала и которые обусловили появление разрушений и недопустимых деформаций.

Запроектировав улучшение водоотвода, расчет прочности производят вторично, с учетом увеличенного значения Ео, а следовательно и увеличенного значения модуля деформации существующей дорожной одежды (Есэ).

б) При назначении модулей деформации отдельных конструктивных слоев необходимо учитывать:

по подстилающему слою – качество песка по гранулометрическому составу, степень загрязнения его, наличие и состояние дренажных устройств для отвода воды, поступающей в слой песка. В тех случаях, когда песок в подстилающем слое сильно загрязнен (ассимилировался с грунтом земляного полотна), его не следует учитывать в качестве самостоятельного слоя при расчете прочности;

по слою каменного основания – петрографический состав, гранулометрический состав (с выделением количества мелкозема в гравийном слое), загрязненность материала и морозоустойчивость;

по слою покрытия – внешний вид покрытия, наличие сдвигов, трещин и характер их размещения; прочность сцепления каменных составляющих с вяжущим материалом черных покрытий; качество материала и размер каменных частиц. Наличие трещин, проходящих через отдельные зерна каменных составляющих, свидетельствует о слабости каменных материалов. Наличие трещин по стыкам между отдельными частицами щебня и гравия свидетельствует о плохом сцеплении вяжущего с каменным материалом.

В зависимости от перечисленных выше факторов, модуль деформации каждого конструктивного слоя существующей дорожной одежды назначается по нижнему, верхнему или промежуточному значению, в диапазоне значений для данного строительного материала, принятых в упомянутой выше Инструкции.

Если проектом предусматривается реконструкция в течение нескольких лет, толщина верхнего конструктивного слоя существующего покрытия при расчете прочности уменьшается с учетом ежегодного износа, в зависимости от типа покрытия и продолжительности периода реконструкции.

122. Одновременно с произведенной оценкой прочности существующих дорожных одежд должны быть тщательно изучены и проанализированы факторы, оказывающие влияние на прочность дорожной одежды, в сопоставлении с данными о фактическом состоянии ее.

К числу таких факторов относятся:

а) Грунтовые и гидрогеологические условия местности.

б) Конструкция земляного полотна и дорожной одежды.

в) Размеры, материал и состояние отдельных конструктивных слоев.

г) Наличие и состояние водоотводных и дренажных устройств.

д) Глубина промерзания.

Состояние поверхности существующей дорожной одежды характеризуется наличием:

а) трещин того или иного вида и размещения;

б) колейности;

в) просадок и проломов;

г) искажений продольного и поперечного профилей дороги;

д) колейности и просадок на обочинах.

При сопоставлении изложенных факторов следует иметь в виду период полевого обследования дороги.

Особое внимание следует обращать на характер деформации. Так, например:

наличие звездчато-размещенных трещин свидетельствует о вспучивании покрытия;

густая сеть трещин на поверхности покрытия или наличие колейности и просадок свидетельствует о недостаточной несущей способности грунта земляного полотна в период весеннего переувлажнения.

Редкие трещины, пересекающие покрытие перпендикулярно оси, обычно являются результатом воздействия низких температур. Наличие ямочности, шелушение верхнего слоя покрытия в ряде случаев может быть вызвано плохим качеством слоя износа, даже при достаточной прочности всей конструкции.