МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ОСНОВАНИЯМИ
ИЗ МАТЕРИАЛОВ, УКРЕПЛЕННЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИМИ ВЯЖУЩИМИ

Москва 1985

Утверждены зам. директора Союздорнии
кандидатом технических наук В.М. Юмашевым

Одобрены Главдорстроем Минтрансстроя
(№ 5603/488 от 04.10.84 г.)

Изложены принципы конструирования дорожных одежд нежесткого типа с основаниями из укрепленных материалов; приведены конструкции дорожных одежд с трещинопрерывающими прослойками, рассчитанные для различных условий нагружения и разных грунтово-гидрологических условий по "Инструкции" ВСН 46-83.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

На основе проведенных исследований Союздорнии и его Ленинградский филиал составили настоящие "Методические рекомендации по проектированию дорожных одежд с основаниями из материалов, укрепленных неорганическими вяжущими", в которых изложены основные положения по применению укрепленных материалов в основаниях дорожных одежд; даны рекомендации по улучшению свойств грунта активной зоны земляного полотна путем введения малых доз неорганических вяжущих; приведены принципы конструирования, способствующие снижению трещинообразования в укрепленных слоях оснований, пути предотвращения копирования трещин из основания в покрытие; приведены конструкции дорожных одежд с трещинопрерывающими прослойками, рассчитанные для различных условий нагружения и разных грунтово-гидрологических условий во II и III дорожно-климатических зонах.

Применение настоящих "Методических рекомендаций" будет способствовать более широкому внедрению в практику дорожного строительства конструкций дорожных одежд нежесткого типа с основаниями из грунтов и материалов, укрепленных неорганическими вяжущими.

Настоящие "Методические рекомендации" составили кандидаты технических наук П.И. Теляев, Ю.М. Васильев, А.О. Салль, Л.А. Марков и инж. В.А. Мазуров.

Замечания и предложения по данной работе следует направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, Союздорнии.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Рациональный вариант конструкции дорожной одежды следует выбирать с учетом требований, предъявляемых к автомобильной дороге соответствующей категории, обеспеченности дорожно-строительными материалами и техникой, особенностей грунтово-гидрологических и погодных условий.

1.2. Преимущества конструкций дорожных одежд со слоями из материалов и грунтов, укрепленных неорганическими вяжущими, перед традиционными конструкциями со слоями из зернистых материалов состоят в следующем:

более длительном сохранении несущей способности и ровности поверхности покрытия;

существенном улучшении водно-теплового режима земляного полотна;

снижении материалоемкости конструкций дорожных одежд;

широком использовании местных материалов взамен привозных;

существенном снижении транспортных расходов на перевозку строительных материалов.

Недостаток таких конструкций - возможность (если не приняты особые меры) появления трещин в покрытии, копирующих трещины укрепленного основания.

1.3. Следует широко применять местные минеральные материалы (грунты, некондиционные гравийно-песчаные или гравийно-щебеночные смеси и каменные материалы), а также отходы и побочные минеральные продукты промышленности с предварительной переработкой или укреплением.

1.4. При подборе состава укрепленных материалов и грунтов необходимо учитывать особенности их структурообразования, зависящие от свойств укрепляемых материалов и грунтов, а также от свойств и количества вводимого вяжущего.

1.5. В условиях скоростного строительства следует стремиться запроектировать дорожную одежду на участках большого протяжения однотипной, компенсируя различие в прочностных и деформационных свойствах активной зоны грунта земляного полотна укреплением его на различную глубину (разд. 2 настоящих "Методических рекомендаций").

1.6. Число конструктивных слоев дорожных одежд должно быть минимальным (не более 3-4).

1.7. Для предотвращения образования трещин в асфальтобетонном покрытии, уложенном на основание из обработанных неорганическими вяжущими грунтов и материалов, необходимо либо повысить трещиностойкость самого укрепленного слоя, либо использовать специальные конструктивные решения, предотвращающие появление трещин в покрытии над трещинами в основании.

1.8. При проектировании дорожных одежд из укрепленных неорганическими вяжущими крупных песков, гравийно-песчаных, гравийно-щебеночных смесей и щебня оптимальных или близких к ним составов может быть предусмотрена технология работ по устройству основания с допущением движения построечного транспорт а по свежеуложенному уплотненному слою (с обязательным принятием мер против поверхностного износа).

2. МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ СВОЙСТВ ГРУНТА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПУТЕМ ВВЕДЕНИЯ МАЛЫХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО

2.1. Метод укрепления грунта верхней части земляного полотна не предусматривает создания монолитного слоя, а направлен в основном на улучшение свойств грунта с целью обеспечить заданные расчетные прочностные и деформационные его характеристики на значительном протяжении дороги независимо от исходных грунтово-гидрологических условий.

2.2. При укреплении грунта верхней части земляного полотна значения расчетного модуля упругости на поверхности земляного полотна в зависимости от категории дороги должны составлять: 72 и 85 МПа - I и II категорий, 50 и 72 МПа - III и IV категорий.

Если модуль упругости на поверхности земляного полотна с укрепленным верхним слоем составляет 50 МПа, то конструкцию дорожной одежды рассчитывают по условию предотвращения сдвига в грунте. При этом, независимо от характеристик исходного грунта, показатели его сопротивления сдвигу принимают: при укреплении высокомарочными вяжущими угол внутреннего трения грунта φ =24°, сцепление С = 0,04 МПа; низкомарочными вяжущими φ =21°, С = 0,032 МПа.

Таблица 1

2.3. Толщину слоя укрепления в зависимости от того, какой модуль упругости целесообразно получить на поверхности земляного полотна принимают по табл. 1. При этом, учитывают вид и расчетную влажность исходного грунта, а также модуль упругости укрепленного грунта. Укрепленный грунт с более высоким модулем упругости обеспечивает требуемые свойства грунта верхнего слоя земляного полотна при уменьшенных толщинах слоя укрепления.

2.4. Модуль упругости укрепленного грунта устанавливают в зависимости от класса прочности материала: Е_у = 100÷150 МПа соответствует 3-му классу, Е_у = 250 МПа - 2-му классу прочности.

Подбор состава цементогрунта производят по методике СН 25-74.

3. ПУТИ УМЕНЬШЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ТРЕЩИН В УКРЕПЛЕННЫХ ОСНОВАНИЯХ

3.1. В целях уменьшения количества трещин в покрытии принимают меры по снижению трещинообразования в твердеющих укрепленных слоях оснований. Основные из них следующие:

введение минимально допустимого количества цемента, обеспечивающего требуемую прочность и морозоустойчивость укрепленного материала;

проведение технологических мероприятий по обеспечению благоприятных влажностных условий твердения цементогрунта;

применение комплексных (составных) вяжущих, а также безусадочных или расширяющихся при твердении.

3.2. Ориентировочный расход цемента в зависимости от вида укрепляемого грунта приведен в табл. 2.

Таблица 2

3.3. Влажностный режим твердения цементогрунта необходимо обеспечивать как при смешении смеси, так и в последующий период твердения материала. Смесь следует приготавливать при оптимальной влажности или при ее превышении до 10%, т.е. при (1÷1,1) W_oпт. Влажностный уход необходимо осуществлять в процессе всего периода активного твердения в течение не менее 20 - 28 сут. Уход заключается в регулярной поливке защитного слоя из песка, устройстве верхнего слоя из асфальтобетона, защитных пленок из светлых пленкообразующих жидкостей. Целесообразно также увлажнять дополнительные слои основания дорожной одежды или верх земляного полотна перед укладкой цементогрунтовой смеси основания.

3.4. Большой эффект снижения трещинообразования при твердении укрепленного материала дает применение комплексных (составных) вяжущих: цемент + вязкие битумы, цемент + полимеры, цемент + активные золы уноса или гранулированные шлаки + битум или полимеры и др.

Такие вяжущие способствуют созданию достаточно жесткого структурного каркаса, обеспечивающего прочность материала, и гибких структурных связей, повышающих его деформационные свойства.

3.5. Эффективно применение безусадочных или расширяющихся вяжущих: активных зол уноса и гранулированных шлаков с различными добавками, ускоряющими твердение, повышающими прочность и морозоустойчивость укрепленного материала (хлористый кальций, цементы, известь, фосфаты и т.д.).

3.6. В целях уменьшения количества трещин в укрепленных слоях основания под действием транспорта необходимо проводить расчет слоев на прочность при изгибе.

3.7. Для предотвращения копирования трещин в слоях асфальтобетона, лежащих на укрепленном цементном слое основания, толщина асфальтобетонных слоев не должна быть меньше следующих значений по категориям дорог: I, II и III - соответственно 16, 12 и 10 см.

3.8. В случае применения материалов, укрепленных комплексными вяжущими (а также медленнотвердеющими и гидравлическими вяжущими) указанная в п. 3.7 толщина слоя может быть снижена на 20-30%, в условиях IV-V дорожно-климатических зон - на 35-40%, но не менее 5 см. На дорогах IV категорий с покрытиями из черных смесей толщина покрытия может составить 6-8 см.

4. ПУТИ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КОПИРОВАНИЯ ТРЕЩИН ИЗ ОСНОВАНИЯ В ПОКРЫТИЕ

4.1. При проектировании дорожных одежд следует предусматривать принятие особых конструктивных мер, предотвращающих копирование трещин из основания в покрытие. К числу таких мер относятся:

ограничение отношения толщины укрепленного слоя основания к суммарной толщине вышележащих битумосодержащих слоев;

устройство специальных трещинопрерывающих прослоек.

4.2. Увеличение толщины укрепленного слоя основания, в котором имеются трещины, ведет к росту концентрации напряжений в покрытии* над трещинами основания. Увеличение толщины покрытия снижает действующие в нем напряжения. Поэтому, с позиций предотвращения опасных для покрытия напряжений над трещинами основания, важны не абсолютные значения толщины каждого из этих слоев, а их отношение. Экспериментальным путем установлено, что трещины в асфальтобетонном покрытии, как правило, не появляются, если толщина укрепленного слоя основания не превышает суммарную толщину лежащих над ним битумосодержащих слоев. В дальнейшем этот принцип проектирования будем называть принципом соответствия толщин.

____________________

* Под покрытием в данном случае подразумеваются все битумосодержащие слои, лежащие над укрепленным слоем основания.

4.3. Наиболее действенной мерой снижения до допустимых пределов концентрации напряжений в покрытии над трещинами основания является устройство между покрытием и основанием трещинопрерывающих прослоек толщиной 6-8 см из щебня или гравия фракций 5-40 мм, расклинцованных пескобитумной (расход 40 кг/м²) или пескоцементной (расход 60 кг/м²) смесью. Устройство прослоек целесообразно в тех случаях, когда не выдержан принцип соответствия толщин. Прослойки устраивают при отсутствии условий для интенсивного увлажнения их в зимне-весенний период.

4.4. При расчете конструкций дорожных одежд трещинопрерывающей прослойке приписываются деформационные характеристики укрепленного слоя, поэтому толщину прослойки суммируют с толщиной укрепленного слоя и расчет ведут обычным образом.

4.5. При проектировании дорожных одежд с использованием принципа соответствия толщин или с введением в конструкцию трещинопрерывающих прослоек расчет укрепленного слоя на прочность при изгибе не производят. Могут быть также снижены некоторые требования п.п. 3.1 и 3.7. Толщину асфальтобетонных слоев определяют расчетом на прочность при изгибе.

5. КОНСТРУКЦИИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ТРЕЩИНОПРЕРЫВАЮЩИМИ ПРОСЛОЙКАМИ

5.1. Конструкции дорожных одежд с трещинопрерывающими прослойками для дорог II и III категорий во II и III дорожно-климатических зонах следует назначать согласно табл. 3-5.

Схема конструкции дорожной одежды со слоями из различных материалов приведена на рисунке.

Схема конструкции дорожной одежды с трещинопрерывающей прослойкой:

I - горячий плотный мелко- или среднезернистый асфальтобетон типа Б на битуме БНД 60/90; II - горячий пористый крупнозернистый асфальтобетон типа Б на битуме БНД 60/80; III - трещинопрерывающая прослойка из гранитного щебня (гравия) фракции 5-40 мм с пропиткой на глубину 2-3 см пескобитумной или пескоцементной смесью; IV - грунты и материалы, обработанные цементом; расчетные модули упругости слоя 800, 600, 450 и 300 МПа; V - песок среднезернистый

5.2. Представленные в табл.3-5 конструкции дорожных одежд рассчитаны по "Инструкции" ВСН 46-33 и являются основой для разработки дополнений к альбому типовых проектных решений ГПИ "Союздорпроект" (ТПР, серия 503-0-11).

5.3. Применение в строительстве разработанных конструкций дорожных одежд с трещинопрерывающими прослойками по сравнению с традиционными конструкциями одежд с асфальтобетонными слоями на укрепленных цементом основаниях позволяют:

снизить расход битума в 1,15-1,2 раза;

уменьшить в ряде случаев расход цемента за счет снижения толщины конструктивных слоев из материалов, укрепленных цементом.

Таблица 3

Конструкции дорожных одежд при расчетной интенсивности движения нагрузки группы "А" на одну полосу N = 1000 авт/сут

Таблица 4

Конструкции дорожных одежд при расчетной интенсивности движения нагрузки группы «А» на одну полосу N = 500 авт./сут

Таблица 5

Конструкции дорожных одежд при расчетной интенсивности движения нагрузки группы «А» на одну полосу N = 100 авт./сут