Устройство дороги

Устройство дороги подразделяется на основание, нижнюю конструкцию и верхнюю конструкцию. Верхняя конструкция конструируется таким образом, чтобы можно было без повреждений воспринимать возникающие транспортные нагрузки. Эти нагрузки отводятся в нижнюю конструкцию и в основание. Основание и нижняя конструкция поэтому должны иметь соответствующую несущую способность (рис. 1). Перед началом работ верхний (растительный) слой грунта должен быть снят. Он промежуточно складируется и используется в дальнейшем для покрытия откосов, банкетов и мульд (лотков или кюветов).

Рис. 1. Понятия в устройстве дорог

Основание

Основание — это естественно существующий грунт. Он служит основанием для нижней конструкции и для верхней конструкции. Если несущая способность основания недостаточна, то его в верхней области укрепляют. Для этого применяются вяжущие вещества, такие, как известь, цемент или битум. Они перемешиваются с самым верхним слоем грунта и уплотняются. Обработанное таким образом основание называется улучшенным основанием.

Нижняя конструкция

Если дорога проходит в насыпи, то тело насыпи послойно отсыпается подходящим грунтом. В зависимости от вида грунта и здесь может быть необходимо подмешивание вяжущих веществ. В этом случае она называется улучшенной нижней конструкцией.

Плоскость

Поверхность основания или нижней конструкции называется плоскостью. Для отвода воды она должна иметь поперечный уклон минимум 2,5 до 4%. В остальном определяющим является поперечный уклон покрытия проезжей части. Плоскость должна иметь достаточную несущую способность и должна быть ровной. Отклонение от расчетных отметок не должно превышать ± 3 см. Если необходимо устройство особо ровной плоскости, как например, под бетонными проезжими частями, то отклонение от расчетных отметок должно быть не более + 1 см.

Рис. 2. Устройство дороги при строительстве с применением битумных вяжущих

Верхняя конструкция

Верхняя конструкция проезжей части состоит из несущих слоев и покрытия проезжей части. Различают гибкий метод строительства, например из слоев, связанных битумным вяжущим, и жесткий метод строительства из слоев, связанных цементом. Гибкие слои в некоторой степени могут воспринимать пластические деформации так, что разрушение не происходит. Толщина верхней конструкции и ее слоев задается в Указаниях по стандартизации верхних конструкций транспортных коммуникаций (RStO). Разделение на соответствующие строительные классы зависит от ожидаемой нагрузки на верхнюю конструкцию проезжей части со ступенями по 10 т на ось (табл. 1). Эти ступени получаются для предусмотренного периода использования из ежедневной плотности движения тяжелого транспорта, из обычного прироста интенсивности движения, количества полос движения, ширины полос движения, подъема дороги и из допустимых значений нагрузки на ось тяжелых грузовиков. После установления строительного класса следует выбрать подходящий состав слоев. При этом учитываются имеющиеся в данной местности строительные материалы, например гравий или щебень в различных комбинациях. Описываются верхние конструкции проезжей части для битумно-связанного строительства, для строительства с применением цемента, для мощеных мостовых и для пешеходных и велосипедных дорожек.

Таблица 1. Конструкции с асфальтовым покрытием для проезжих частей на основаниях/нижней конструкции типа F2 и F3

Верхняя конструкция по всей своей толщине должна быть морозоустойчива. Вода может проникать в верхнюю конструкцию сверху, сбоку или за счет подъема капиллярной влаги. Если связанный грунт замерзает, то на границе замерзания образуются ледяные линзы, которые имеют следствием поднятие грунта. При не морозостойкой верхней конструкции покрытие проезжей части может подниматься. При транспортной нагрузке возникают морозные повреждения.

Чувствительность грунтов к морозу подразделяется на классы FI, F2 и F3. Толщина морозоустойчивой верхней конструкции в значительной степени зависит от чувствительности грунта к морозу, частоты морозных дней, положения градиента (насыпь, выемка), водных условий (грунтовые воды) и устройства краевых зон (бортовые камни). В зависимости от существующих условий верхняя конструкция устраивается толщиной от 40 до 80 см.

Морозозащитный слой

Морозозащитный слой должен в качестве слоя, разрушающего капиллярность, в значительной степени препятствовать подъему воды из грунта основания или из нижней конструкции и служить слоем просачивания для проникающей воды и быстро ее отводить. Морозозащитные слои выполняются из нечувствительных к морозу минеральных материалов, которые достаточно водопроницаемы и в уплотненном состоянии. В качестве минеральных материалов применяются недробленые природные камни, например гравий или песок, а также дробленые природные камни, такие как крупный и средний щебень или молотый песок. Составляющая с диаметром зерен менее 0,063 мм должна составлять не более 7,0 процента по массе. С помощью морозозащитного слоя выравниваются также разности уклонов между покрытием проезжей части и основной плоскостью дороги. При этом следует следить за тем, чтобы во всех местах соблюдалась минимальная толщина этого слоя.

Несущие слои

Динамически действующие нагрузки от проезжающего транспорта и действующие преимущественно статически транспортные нагрузки от покоящегося транспорта вызывают в укрепленной проезжей части сжимающие, растягивающие и сдвиговые напряжения. Назначение несущих слоев — воспринять эти напряжения и распределить их без повреждений на нижележащие слои. Среди несущих слоев различают несущие слои без применения вяжущих и несущие слои с применением вяжущих. Несущие слои без применения вяжущих — это в большинстве случаев гравийные или щебеночные несущие слои. Они также должны быть морозоустойчивы.

Несущие слои из несвязанной смеси минеральных материалов составляются по ситовой линии и изготавливаются методом центрального смешивания. Для того чтобы материал не отслаивался и для достижения достаточного уплотнения, необходимо достаточное содержание воды. Морозозашитный слой и гравийный или щебеночный слой снизу выполняются как единый комбинированный морозозащитный и несущий слой (KFT). Это обусловлено однородностью применяемых материалов.

Связанные несущие слои содержат гидравлические или битумные вяжущие. Это могут быть гидравлически связанные гравийные несущие слои, гидравлически связанные щебеночные несущие слои или битумные несушие слои с различным гранулометрическим составом. Толщина несущих слоев, с одной стороны, зависит от применяемого строительного материала, а с другой — от ожидаемой транспортной нагрузки.

Устройство обочин на дорогах вне застроенных районов без обрамления обочин основывается на устройстве покрытия дороги (рис. 3).

Рис. 3. Устройство краев дороги без укрепления обочин

Слои покрытия

Покрытие — это самый верхний слой верхней конструкции. Оно должно быть ровным, плотным, бесшумным и нескользким. Укладываемая смесь должна быть прочной на износ и устойчивой против изменения формы. Покрытия в случае битумных конструкций выполняются из асфальтобетона или из литого асфальта. Асфальтобетон (АВ) по своему гранулометрическому составу составляется таким образом, чтобы его составляющие части близко прилегали друг к другу. Для больших транспортных нагрузок составляющая щебня увеличивается, при этом говорят о богатом щебнем АВ, при бедном щебнем АВ эта составляющая меньше. Материал укладывается дорожными рабочими или асфальтоукладчиками в горячем состоянии и уплотняется катками. Поэтому говорят также об укатанном асфальте. В противоположность этому литой асфальт не требует последующего уплотнения. Он поставляется в виде горячей текучей массы и укладывается с помощью специальных асфальтоукладчиков или вручную. Для получения шероховатой поверхности асфальт в еще горячем состоянии посыпается щебнем, щебень укатывается катками.

При высоких транспортных нагрузках от тяжелых автомобилей в большой степени проявляются сдвиговые усилия, усилия сжатия и растяжения. Поэтому в битумных конструкциях между асфальтовым несущим слоем и слоем покрытия устраивается связующий слой. Он должен воспринимать эти усилия и передавать их на основание. С одной стороны, он соединяет указанные слои, а с другой — с помощью этого слоя могут быть выровнены еще имеющиеся неровности.

Бетонные покрытия

Бетонные покрытия по сравнению с покрытиями в битумных конструкциях значительно устойчивы на износ и более устойчивы против деформаций. К тому же они имеют значительно больший срок службы. Бетонные покрытия устраиваются преимущественно на автобанах и прочих поверхностях с высокими транспортными нагрузками. Строительство и восстановление бетонных покрытий более трудоемкое и более дорогостоящее по сравнению с покрытиями с применением битумных вяжущих. Тогда как при битумных конструкциях транспорт может начинать двигаться по покрытию сразу после укатки слоя покрытия, бетонные покрытия можно начинать использовать только после завершения набора прочности бетона.

Толщина и устройство бетонных покрытий определяются по RStO (табл. 2).

Таблица 2. Конструкции с бетонным покрытием для проезжих частей, выдержки из RStO

Мощеные покрытия

Мощеные покрытия — это старейшая форма укрепления проезжей части. Вследствие роста автомобильного движения и разработки новых, более экономичных методов строительства, как, например, битумные или связанные цементом конструкции, мощеные мостовые в значительной степени потеснились. Только в последнее время мощеные мостовые снова стали применяться для укрепления транспортных поверхностей, в большинстве случаев из художественных соображений, как, например, на городских площадях, на пешеходных улицах и на автостоянках.

Мощеные покрытия могут изготавливаться из природного камня или из искусственных каменных материалов. В случае мостовой из природного камня согласно DIN 18502 различают в зависимости от величины камней большеформатную брусчатку, мелкоформатную брусчатку и мозаичные мостовые (рис. 4).

Рис. 4. Обычные размеры гранитной брусчатки

В качестве природных каменных материалов в большинстве случаев применяется гранит или порфир, а также изверженные горные породы.

Мостовые из искусственных камней в большинстве случаев делаются из бетона и могут иметь прямоугольную, квадратную или любую геометрическую форму (рис. 5). Они в большинстве случаев имеют толщину от 6 до 10 см. Мощеные покрытия укладываются на песчаную или гравийно-песчаную подушку толщиной 3 см.

Рис. 5. Бетонная мостовая с перевязкой (пример)

В случае применения мостовых из искусственных камней их укладка возможна также на подушку из щебня. На поверхностях с большими транспортными нагрузками мостовая укладывается на подушку из известкового или цементного раствора.

После укладки мостовая выравнивается. Швы заполняются песком, песком с гравием, дробленым песком или дробленым щебнем с добавлением воды.
При применении больших и малых камней брусчатки и при соответствующей нагрузке швы могут заливаться также битумной массой или цементным раствором.

Таблица 3. Конструкции мощеных покрытий для проезжей части. Выдержка из RStO

Для обеспечения стока воды косой уклон поверхности мостовой должен быть более 2,5%.