Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд (взамен ВСН 197-91)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД


ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ распоряжением Минтранса России № ОС-1066-р от 03.12.2003 г.
Руководители работ: канд. техн. наук В.М.Юмашев и д-р техн. наук В.Д.Казарновский (Союздорнии).
В подготовке текста Рекомендаций участвовали сотрудники Союздорнии: инж. В.А.Зельманович (ответственный исполнитель), канд. техн. наук А.М.Шейнин, канд. техн. наук С.В.Эккель, канд. техн. наук. В.И.Коршунов, инж. И.В.Басурманова (вопросы конструирования, расчета жестких дорожных одежд и расчетных характеристик цементобетона).
Кроме материалов Союздорнии, использованы материалы, полученные от организаций-соисполнителей:
Санкт-Петербургского филиала Союздорнии: д-р техн. наук Ю.М.Васильев, кандидаты технических наук П.И.Теляев, А.О.Салль, М.А.Железников, инж. В.Н.Лукантьева (вопросы расчета прочности и устойчивости дорожной одежды);
Смоленского филиала Союздорнии: д-р техн. наук А.В.Линцер, канд. техн. наук Ю.Н.Высоцкий (вопросы конструирования жестких дорожных одежд);
МАДИ (ТУ): д-р техн. наук В.П.Носов, кандидаты технических наук М.С.Коганзон, В.К.Апестин (вопросы расчета и конструирования жестких дорожных одежд);
ГП "Росдорнии": канд. техн. наук Л.Б.Каменецкий, инж. О.Н.Нагаевская (вопросы конструирования и расчета цементобетонных покрытий и асфальтобетонных покрытий на цементобетонном основании).
Учитывались также опубликованные материалы исследований, выполненных в период 1983-1999 гг. под руководством канд. техн. наук В.А.Чернигова и канд. техн. наук В.С.Орловского.
Использованы также результаты разработок, выполненных в различных организациях, отраженные в Инструкции по проектированию жестких дорожных одежд Минтрансстроя СССР (ВСН 197-91).

ВЗАМЕН ВСН 197-91.


1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Методические рекомендации (далее по тексту Рекомендации) распространяются на проектирование жестких дорожных одежд автомобильных дорог общего пользования, подъездных дорог к промышленным предприятиям, внутрихозяйственных сельских дорог различных категорий с покрытиями:
цементобетонными монолитными на различных видах основания;
асфальтобетонными на основаниях из цементобетона;
сборными из предварительно напряженного железобетона, железобетона, армобетона на различных видах основания.
1.2. В дорожных одеждах различают следующие конструктивные слои (рис.1.1):
покрытие - верхняя часть одежды, воспринимающая усилия от колес автомобилей и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов;
основание - часть одежды, обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на нижележащие дополнительные слои или грунт земляного полотна;
дополнительные слои основания - слои между основанием и грунтом земляного полотна. Дополнительные слои основания выполняют морозозащитную, дренирующую и теплоизолирующую функции.

I категория


II категория


III категория


IV категория


Рис.1.1. Поперечные разрезы типовых дорожных одежд с цементобетонным покрытием для дорог I-IV категорий: 1 - покрытие; 2 - основание; 3 - нижний слой основания;
4 - земляное полотно; 5 - выравнивающий слой; 6 - краевая укрепительная полоса;
7 - укрепленная часть обочины; 8 - неукрепленная часть обочины; 9 - откос

Примечание. На схемах не указан продольный и поперечный водоотвод

Между покрытием и основанием при необходимости укладывают выравнивающий слой из обработанных вяжущими зернистых материалов, который в качестве конструктивного слоя одежды не рассматривается и в расчетах не учитывается.
Дорожные одежды сооружают на земляном полотне, верхняя часть которого носит название рабочего слоя.
1.3. Проектирование дорожных одежд с учетом свойств земляного полотна представляет собой единый процесс конструирования и расчета их на прочность, деформативность, морозоустойчивость и дренирующую способность, а также технико-экономического обоснования вариантов. Конструированию и расчету посвящены соответствующие разделы Рекомендаций.
1.4. Основными положениями раздела конструирования надлежит пользоваться при назначении вида покрытия и его минимально необходимой толщины, швов сжатия и расширения в покрытии, их конструкции, предельных расстояний между швами; при выборе материалов для устройства слоев основания и назначении их минимальной толщины; при выборе материалов для устройства дополнительных слоев основания.
1.5. В расчетной части Рекомендаций определяют расчетные и нормативные нагрузки, размеры основных конструктивных элементов (толщину и длину плит, толщину слоев основания, армирование плит и швов, необходимость устройства швов расширения и расстояние между ними) для различных видов покрытия, категорий дорог, для различных величин транспортных нагрузок, грунтовых и природно-климатических условий.
Расчетом определяют рациональные варианты конструкции по ряду показателей технико-экономического сравнения, а также конструкцию дренирующих и морозозащитных слоев.
1.6. Для определения приведенной стоимости при вариантном проектировании руководствуются сроками службы, вытекающими из долговечности материала верхнего слоя покрытия, которые для дорожных одежд капитального типа с цементобетонным покрытием составляют не менее 25 лет, а для дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием на бетонном основании - не менее 20 лет.
В условиях непрерывного роста стоимости строительных материалов, непредсказуемого во времени нарастания интенсивности движения и увеличения нагрузки, наиболее эффективной мерой в проектировании дорожной одежды является создание "базовой" конструкции с учетом последующего наращивания поверхностных слоев при реконструкции и рассчитанной на перспективную долговечность за счет повышения ресурса несущей способности цементобетонного покрытия.
Расчетный срок службы при определении конструкции дорожной одежды и расчетных параметров конструктивных слоев устанавливают не менее 25 лет или менее 25 лет, но с учетом работы в раннем возрасте на воздействие построечного транспорта.
Допускается проектировать конструкции на длительную перспективу по технико-экономическим соображениям со сроком службы 35 ... 40...45 ... 50 лет.
Существенное увеличение долговечности может быть осуществлено за счет применения высокопрочных бетонов с повышением классов бетона до Btb 5,2-6,4 и расширения применяемого диапазона толщин конструкций до 28-30 см. Причем любое увеличение основных параметров должно быть направлено в сторону увеличения сроков службы покрытия.

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

2.1. Цель конструирования дорожной одежды - выбрать материалы, определить количество слоев и их размещение по глубине. При этом необходимо:
предусматривать при необходимости 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 гидрогеологические условия местности (включая возведение высоких насыпей);
предусматривать условия и возможность дальнейшего поэтапного усиления, уширения и повышения капитальности автомобильной дороги.
2.2. Выравнивающий слой предназначен для устранения неровностей основания и обеспечения ровности слоев покрытия и возможности перемещения плит покрытия при изменении температуры. Если неровности основания не превышают 1 см, то допускается не устраивать выравнивающий слой, а применять только слой, прерывающий сцепление плит с основанием и служащий изолятором против высыхания бетона в раннем возрасте и появления в покрытии усадочных трещин.
Выравнивающие слои устраивают из укрепленного вяжущим песка. Если этот слой впитывает воду из бетонной смеси, то его закрывают изолирующим слоем или увлажняют непосредственно перед укладкой бетонной смеси в покрытие.
2.3. В зависимости от категории дороги, вида бетоноукладочного оборудования, устойчивости верхней части земляного полотна и способности его накапливать пластические или неравномерные деформации основание устраивают из бетона низких марок по прочности (Btb 0,8 - Btb 1,2); из нерудных материалов и грунтов, укрепленных неорганическим вяжущим, из щебня, шлака или гравия либо из песка.
Толщину и вид основания определяют расчетом.
При низкой интенсивности автомобильного движения и при строительстве покрытий легкими бетоноукладочными машинами с боковой или центральной загрузкой допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании устройство покрытия на песчаном основании, выполняющем одновременно роль дренажного и морозозащитного слоя.
Для исключения образования в слое песчаного основания колей от автомобилей-самосвалов основание должно быть укреплено путем устройства слоя из щебня, шлака или гравия толщиной 10-12 см, причем только в местах пропуска автомобилей-самосвалов, подвозящих цементобетонную смесь.
Минимальная толщина основания из бетона низкой прочности - 14 см; из нерудных материалов, укрепленных неорганическими вяжущими, 16 см; из щебня, шлака или гравия - 15 см.
Толщина укрепленного вяжущими основания, по которому уже в раннем возрасте начинается движение гусеничных бетоноукладчиков, должна быть не менее 18 см, марка - Rc 7,5.
В ряде случаев возможен вариант устройства основания из щебня, укрепленного слоем цементопесчаного раствора толщиной 4-5 см, выполняющим одновременно роль выравнивающего слоя.
При бетонировании покрытия гусеничными бетоноукладчиками со скользящими формами ширина укрепленного основания должна быть шире покрытия на 1,05 м с каждой стороны (см. рис.1.1).
Ширина укрепленного технологического слоя для подвоза бетонной смеси - 3,0-3,5 м.
В слое укрепленного вяжущими основания рекомендуется устраивать поперечные швы через каждые 20-30 м, смещенные относительно швов в покрытии не менее чем на 1 м, путем закладки в нижнюю часть основания деревянных брусков высотой 4-7 см.
Во избежание появления трещин в основании под поперечными швами покрытия основание не должно сращиваться с плитами покрытия, что достигается укладкой прерывающих сцепление материалов.
2.4. Дополнительный слой основания устраивают из дренирующих, не подверженных пучению материалов (песка, шлака, высевок, ракушечника 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.
Толщина дополнительного слоя основания определяется расчетом.
Дополнительный слой, выполняющий морозозащитную функцию, может быть заменен грунтом, обработанным (в смесителе) гидрофобизирующими материалами. При небольшой интенсивности движения он может работать и в качестве основания.
2.5. Краевые укрепленные полосы устраивают из цементо- или асфальтобетона на бетонном основании, как правило, по типу основной дорожной одежды без устройства продольных швов. Для дорог низких категорий (V-III-c) допускается краевые полосы устраивать из щебня.
Ширина краевых полос на дорогах I-III категорий не менее 75 см, более низких категорий - не менее 50 см. Толщина краевых полос должна быть равна толщине покрытия.
Бетонные полосы разделяют поперечными швами, которые должны быть продолжением швов в покрытии. При устройстве бетонных покрытий со шпунтами на боковых гранях и при отсутствии штырей в поперечных швах бетонных покрытий в швах краевых полос ставят штыри - по одному-два стержня длиной 50 см
...