Бусел А.В. - Ремонт автомобильных дорог

Бусел А.В.

Ремонт автомобильных дорог: Учеб. пособие / А.В. Бусел. — Мн.: Арт Дизайн, 2004. - 208 с: ил.

ISBN 985-6589-07-Х

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 361101 "Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование" и может быть полезно для обучения по специальности "Автомобильные дороги".

В пособии раскрыты основные положения дисциплины "Технология дорожного строительства", касающиеся механизации ремонта дорог. Приведены данные для расчета объемов и трудоемкости ремонтных работ, технологических параметров работы машин и механизмов, описание условий проведения ремонта земляного полотна, дорожных одежд и элементов обустройства дорог. Рассмотрены вопросы обеспечения качества и экономичности, ресурсосбережения и экологической безопасности. Приводятся примеры решения конкретных задач, позволяющих организовать проведение практических занятий.

© Бусел А.В., 2004

© Шелк В.И., художественное оформление, разработка серии, 2004

© Шелк В.И., Полещук Л А., макет, 2004

Дороги наши — сад для глаз:

Деревья, с дерном вал, канавы;

Работы много, много славы,

Да жаль, проезда нет подчас.

А.С. Пушкин

ПРЕДИСЛОВИЕ

В Республике Беларусь уже сложилась разветвленная сеть дорог, продление их ресурса в условиях нарастания транспортной нагрузки становится первоочередной задачей. Если сравнивать долговечность дорожных покрытий на отечественных и зарубежных объектах, то мы имеем в 1,5-2,0раза меньший межремонтный срок при примерно одинаковых климатических условиях эксплуатации. Между тем, нормы расчета дорожных одежд во всех странах дают сходные результаты, а вот качество выполненных работ и используемых материалов существенно отличаются. Свою негативную роль играет низкий уровень имеющихся у нас технических средств для содержания дорог и текущего ремонта. Лишь в последнее время начали применяться новые ремонтные технологии, специальные строительные материалы и средства механизации.

Изучение новых видов ремонтных работ на дорогах Германии, Франции, Китая, Польши, России и накопленный опыт белорусских дорожников позволили автору подготовить данное учебное пособие, содержащее обобщенные результаты практических и исследовательских работ. Большое внимание в пособии уделено иллюстрационному материалу, который позволяет наглядно представить и усвоить основные теоретические положения, элементы технологических процессов, детали машин и механизмов. Излагаемый материал сопровождается примерами решения конкретных инженерных задач, необходимых для планирования ремонтных работ и их реализации в конкретных дорожных условиях.

Автор глубоко признателен сотрудникам Белорусского дорожного научно-исследовательского института, Белорусского национального технического университета, руководителям организаций дорожного хозяйства, принявшим участие в подготовке исходных материалов для данного учебного пособия. Автор благодарит организации, оказавшие спонсорскую поддержку при издании:

РУЛ "Белавтострада"; РУЛ "Белгипродор";

РУЛ "Витебскавтодор"; Брестский технический университет;

РУЛ "Гродноавтодор"; РУП "ДСТ-7";РУУЦ "Белдорстрой";

ОАО "ДСУ-45", г.Витебск; ОАО "ДСТ-Г, г.Витебск;

ОАО "ДСТ-3", г.Могилев; ОУП "Гроднооблдорстрой";

ОООПКК "Мостсервис", г.Могилев;РУП "Минскавтодор".

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТНЫХ РАБОТ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ БЕЛАРУСИ

Появление автомобильного транспорта, увеличение грузоподъемности транспортных средств в начале XX века вызвали необходимость совершенствования гужевых путей и создания специальных дорог для перемещения автомобилей.

Протяженность дорог с твердым покрытием (белое щебеночное шоссе и булыжные мостовые) на территории Беларуси в начале первой мировой войны составляла 2041 км, остальные дороги представляли собой естественные грунтовые пути.

Гражданская война потребовала развития дорог для военных целей. Все это определило увеличение объемов ремонтных работ, связанных с улучшением грунтовых дорог с помощью местных материалов: хвороста, фашин, бревен, гравия и др.

Принципиально новый этап развития дорожного дела наступил со второй половины 1918 года, когда на территории Могилевской и Витебской губерний была введена так называемая "раскладочная дорожная повинность" — распределение среди жителей работ по усилению дорог. В дальнейшем для этих работ стали создаваться машинно-дорожные отряды. Они выполняли земляные, профилировочные и отделочные работы на таких дорогах, как Орша - Минск, Слуцк - Тимковичи, Жодино - Губка - Камень и др.

К концу 1928 года на территории Беларуси имелось 380 автомобилей, в т.ч. 139 легковых, 97 грузовых и 144 специальных. К началу 1935 года отечественный автопарк превысил 2000 машин. В это время дорожная сеть составила 4 тысячи километров. В 1936 году было завершено строительство таких важных автомагистралей, как Минск - Могилев, Могилев - Бобруйск, устроено асфальтобетонное покрытие на дороге Минск - Орша.

Со строительством твердых покрытий возникла необходимость в разработке и использовании новых материалов и технологий для ремонта дорог Получили развитие ямочный ремонт, различные способы укрепления минеральных материалов известью и битумом.

К началу Великой Отечественной войны в республике эксплуатировалось 12550 километров дорог с твердым покрытием. Асфальто- и цементобетонные, клинкерные и брусчатые дороги обеспечивали пропуск автотранспорта. Война привела к массовому повреждению и разрушению дорог.

Вопросы ремонта, восстановления и реконструкции дорог стали очень остро сразу после освобождения Беларуси от гитлеровских захватчиков. Выполнить этот объем работ было очень сложно: отсутствовал требуемый парк дорожных машин, не было производственной базы, не хватало инженерно-технических работников. Сознавая важность автомобильных дорог для успешного восстановления народного хозяйства, были приняты активные меры для организации массового выполнения этих работ.

Щебень заготавливали вручную, битум разливали из трофейных котелков, смеси готовили на месте с помощью прицепных грейдеров и сельскохозяйственных дисковых борон. В это время для ремонта покрытий стали применяться поверхностные обработки. Распределение щебня производилось, как правило, вручную из заблаговременно устроенных штабелей на обочинах. При изменении климатических условий (осадки, понижение температуры) щебень приходилось собирать, повторно грохотить и просушивать.

К 1956 году была восстановлена довоенная сеть дорог с твердым покрытием (12,5 тыс. км), при этом было устроено 2,4 тыс. км дорог с усовершенствованным покрытием. Для ремонта дорог в 1958 году создали 100 межрайонных дорожно-эксплуатационных участков (ДЭУ). В это время особое внимание уделялось усилению дорожных одежд, поскольку возросли интенсивность движения и грузоподъемность машин. В период с 1959 по 1963 год капитальным и средним ремонтом было охвачено 6801 км дорог с твердым покрытием. Такой большой объем ремонтных работ потребовал усиленного развития дорожных машин и механизмов. Для смешения гравия с жидким битумом и дегтем применяли автогрейдеры и фрезы, при пропитке — передвижные битумные котлы. Впервые начали применяться автогудронаторы, которые использовались строго по разрабатываемым графикам. Уплотнение отремонтированных покрытий осуществляли, главным образом, за счет проходящего транспорта путем регулирования его движения по ширине дороги (метод "восьмерки"). В весенний период особой заботой дорожников было обеспечение проезда на пучинистых участках дорог. Проводились укрепительные работы с использованием песка, хвороста, фашин, деревянных настилов и т.п. В теплое время года проводился массовый ямочный ремонт.

Десятилетие (1975 - 1985 годы) можно назвать периодом качественного скачка в дорожной отрасли. В это время втрое выросла сеть дорог с усовершенствованными капитальными покрытиями — цементобетонными и асфальтобетонными, в 1,5 раза увеличился парк дорожных машин, что позволило не только повысить уровень механизированного труда, но и осуществить маршрутные принципы капитального и среднего ремонта.

На принципиально новой основе стали проводиться работы по ямочному ремонту, устройству защитных слоев и слоев износа. При устройстве поверхностных обработок повсеместно использовались автогудронаторы, щебнераспределители, катки. Щебень, как правило, подвергался предварительной обработке с органическим вяжущим на специальных площадках или в асфальтосмесителях. Щебень, обработанный органическим вяжущим, обеспечивал повышение качества поверхностных обработок, увеличивал их долговечность. Для производства ямочного ремонта все шире стали применяться такие средства механизации, как машины КДМ-5, пневмоинструменты, компрессоры.

В последние годы, в связи с изменением экономической ситуации, для поддержания сети дорог в надежном эксплуатационном состоянии начала более активно применяться превентивная система ремонтных работ, стали использоваться новые энергосберегающие технологии с применением эффективных материалов: битумных эмульсий, модифицированных битумов, кубовидного щебня узких фракций. Развернута система диагностики и паспортизации автомобильных дорог с целью определения оптимальных вариантов ремонтных работ. Численные показатели, связанные с ремонтом автомобильных дорог, представлены на диаграммах (рис. 1.1 - L2).

Очевидно, что технический прогресс и экономическое развитие ведут к увеличению транспортной нагрузки как за счет местных транспортных потоков, так и за счет транзита, связанного с географическим положением Беларуси в центре Европы.

Анализ сроков службы покрытий автомобильных дорог (рис. 1.3-1.4) показывает, что 50 % дорог имеют срок службы 14-16 лет и практически исчерпали свою работоспособность в соответствии с действующими нормами. О динамике старения автомобильных дорог можно судить по тому, что 30% дорог I категории в 1995 году имели срок службы 17 лет, а в 1999 году — уже 20 лет. Оценивая сеть автомобильных дорог в части ее изношенности и объема деформаций на покрытии, связанных со структурными разрушениями материалов слоев дорожной одежды, очевидной становится необходимость значительных объемов ремонтных работ для приведения дорог в соответствие с нормативной транспортной нагрузкой (расчетный автомобиль группы А с нагрузкой на ось 10 т). Это подтверждают результаты сопоставления данных о несущей способности конструкций существующих дорожных одежд и о количестве проходов транспортных средств по ним.

На основе известных многолетних натурных испытаний AASHO1, которые представлены в виде номограммы (рис. 1.5), получены данные воздействий автомобильных нагрузок на дорожные одежды для различных дорог Республики Беларусь. На графиках видно, что приведенная толщина покрытий находится ниже или в районе графиков для нормативной эквивалентной нагрузки — 10 т. Это свидетельствует о том, что существующие дорожные конструкции работают на пределе или их работоспособность полностью исчерпана. Кроме того, можно сделать вывод, что в связи с увеличением грузоподъемности транспортных средств и соответствующего повышения транспортной нагрузки до 11,5 т или 13 т потребуется усиление дорожной одежды как минимум на 2-3,5 см асфальтобетона соответственно.

Однако, кроме прочности дорожных одежд, на транспортно-эксплуатационное состояние автомобильных дорог существенное влияние оказывают колееобразование, температурное трещинообразование и коррозионные деформации в виде выкрашивания и выбоин в асфальтобетонном покрытии, которые широко распространены на сети дорог. Установлено, что общий деструктивный эффект на работу покрытия возрастает в 4 раза в связи с увеличением нагрузки на ось до 13 т, а образование пластических деформаций ускоряется в 5,1 раза по сравнению с действующей нормативной нагрузкой. Кроме того, следует отметить, что ремонт дорог, подверженных колееобразованию, вызывает определенные трудности и недостаточно эффективен, так как пластические деформации образуются на асфальтобетонном покрытии через определенный промежуток времени повторно.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что объемы ремонтных работ в ближайшее время будут возрастать, ремонтные работы станут основным видом деятельности дорожных организаций.