Краткие сведения о дорожно-строительных материалах.

При строительстве автомобильных дорог применяют разнообразные строительные материалы, которые по происхождению и особенностям переработки могут быть разделены на две основные группы: природные и искусственные.

Природные строительные материалы подразделяются на грунты. гравий и гравийные смеси, песок. камень булыжный, различные местные материалы (дресва, ракушка, конкреции и др.). К искусственным относят щебень. каменные порошки. колотый камень. брусчатку, каменное литье, изделия в виде плит для покрытия дорог и тротуаров. бортовых камней и деталей для дорожных ограждений и знаков. Для приготовления бетонов и стабилизации грунтов используются органические и неорганические вяжущие материалы.

Грунты – основной дорожно-строительный материал, продукт длительного процесса разрушения горных каменных пород под воздействием воды, теплоты, холода и ветра. Из них возводят земляное полотно, служащее основанием для дорожной одежды. От свойств грунта зависит прочность земляного полотна и дорожной одежды, а также сооружений на дороге. Свойства грунтов во многом определяются крупностью частиц, которые могут быть глинистыми (менее 0,005 мм), пылеватыми (0,005-0,050) и песчаными (0,06-2мм). Встречающиеся в природе грунты обычно представляют собой смесь песчаных, пылеватых и глинистых частиц. Свойства грунта зависят также от содержания в них органических веществ, количества и химического состава растворенных солей влажности и плотности.

Чем больше содержание песчаных частиц и чем они крупнее, тем меньше изменяются свойства грунтов от воздействия влаги и мороза. Песчаные грунты в сухом состоянии пылят, обладают малым сцеплением и труднопроезжаемы. На влажных песчаных грунтах проходимость машин улучшается. Для улучшения свойств к этим грунтам требуется добавление глинистых и суглинистых грунтов.

Лучшими для дорожного строительства являются супесчаные грунты. При удовлетворительном содержании в сухое время года они образуют ровную поверхность, дорожное полотно легко накатывается автомобилями. В дождливую погоду быстро просыхают, малолипки.

Пылеватые грунты при увлажнении переходят в плывунное состояние; малосвязны; способны к пучинообразованию; хорошо удерживают влагу и поднимают воду по капиллярам на большую высоту. В сухом состоянии легко истираются и пылят. Могут быть улучшены песком, гравием, желательно с введением вяжущего.

Суглинистые грунты – связные, плохо пропускают воду и медленно просыхают. В сухое время года при правильном содержании дороги хорошо проезжаемы, а после дождя их поверхность становится скользкой. При перенасыщении влагой почти непроезжаемы из-за образования глубоких колей. Добавление песчаных грунтов значительно улучшает проезжаемость. При надлежащем водоотводе из суглинистых грунтов из суглинистых грунтов можно возводить хорошее дорожное полотно.

Глинистые грунты при оптимальной влажности образуют хороший накат, но в пересохшем состоянии трескаются, пылят, а от переувлажнения набухают, полностью теряют несущую способность; очень липки и крайне медленно просыхают; при замерзании увеличиваются в объеме; для возведения земляного полотна не пригодны, могут применяться только во внутренней части насыпи.

Свойства песчаных и глинистых грунтов используются для образования грунтовых одежд из так называемых оптимальных смесей, которые, создаются из взятых в определенных, оптимальных для данных условий соотношениях песчаных и глинистых грунтов.

Внутрихозяйственные дороги (в основном полевые) можно трассировать непосредственно по поверхности земли. В этом случае большое значение имеют свойства почвенного покрова.

Каменные материалы, используемые в дорожном строительстве получают из природных горных пород. Физико-механические свойства этих материалов должны отвечать определенным техническим требованиям. Чаще всего качество каменных материалов определяется такими основными физико-механическими показателями как прочность, морозостойкость и водопоглощение.

Главные дорожно-строительные каменные материалы это песок, гравий, щебень, бутовый камень, булыжный камень, колотый камень, брусчатка.

Песок – мелкообломочная несцементированная смесь каменных частиц размером 0,05 – 2,0 мм, а по некоторым классификациям 5,0 мм. Различают песок мелкозернистый крупностью 0,05 – 0,25 мм, среднезернистый – 0,25 – 0,50 мм, крупнозернистый – 0,50 – 1,00 мм и грубозернистый – 1 – 2 (5) мм. Лучшими по качеству для дорожных работ являются крупно- и грубозернистые (гравелистые) пески. Песок применяется для улучшения свойств суглинистых грунтов, для приготовления строительных растворов, асфальтобетона, цементобетона, в качестве основания дорожных одежд и сооружений.

В дорожном строительстве, особенно дорог низких категорий рекомендуется применение местных строительных материалов: дресва, жерства, конкреции, ракушки, мергель, песчаники, мел, шлаки.

Для образования бетонов и укрепления грунтов применяют вяжущие материалы органического и минерального происхождения (битум, дегти, цементы, гипс, известь). Для устройства дорожных одежд в пределах населенных пунктов запрещается использование каменноугольных дегтей и смол, так как они при нагревании способны выделять вредные для здоровья человека газы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

Объем земляных работ необходимо знать для рационального проектирования дороги в продольном профиле, установления размеров земляного полотна, резервов, кавальеров, кюветов, котлованов, а также стоимости строительства. Определяют объем земляных работ по формулам, предварительно составленным графикам, таблицам, номограммам.

Большинство земляных сооружений на дорогах можно рассматривать как фигуру переменной высоты с поперечным сечением в виде трапеции. Исходные материалы для определения объема получают из продольного и поперечного профилей дороги. Объемы насыпей и выемок определяют по пикетам, а в пределах пикета – по участкам между смежными переломами проектной и черной линий. Длину участка и рабочие отметки его концов берут с чертежа продольного профиля. созданием выпуклого профиля поверхности дороги пренебрегают, так как эти работы входят в профилирование и на объемы земляных работ не влияют.

Наиболее распространенная формула, по которой определяют объемы земляных работ W, следующая:

Где - средняя рабочая отметка на участках, м; В – ширина земляного полотна, м; m – коэффициент заложения откосов; l – длина участка насыпи, м; H₁ и H₂ – рабочие отметки по концам участка.

Рис. 1 определение объема выемки

Рис. 2. определение размеров резерва.

Второе слагаемое - поправка на рабочие отметки, ее учитывают при ≥ 1 м, если l < 50 м, то поправку вводят при ≥ 2 м.

Объемы выемок определяют по этой же формуле, только вместо ширины земляного полотна В подставляют длину меньшего основания трапеции В₁, расположенного на уровне бровок.

Объемы земляных работ для насыпей и выемок подсчитывают раздельно.

При возведении земляного полотна в невысокой насыпи грунт берут из кювет-резервов, размеры которых определяют из кювет-резервов, размеры которых берут из условия равенства их двух поперечных сечений поперечному сечению насыпи.

Подсчитывать объем земляных работ рекомендуется по следующей схеме:

Чтобы ускорить подсчет, все трубы и мосты длиной до 4 м не учитывают, считая их как бы заполненными грунтом. Определив попикетно объем земляных работ, для каждого участка устанавливают технологию разработки грунта и указывают перечень необходимых машин.

Суммарный объем насыпей и выемок, вычисленный по продольному и поперечному профилям, принято называть профильным. Объем фактически перемещенного грунта, необходимого для возведения земляного полотна, называют рабочим. Он равен профильному минус объем выемок, грунт из которых отсыпан в насыпи. Оплачивают только рабочий объем. Кроме того в оплачиваемые земляные работы включают еще около 3% стоимости основного объема на неучтенные работы.

На стоимость земляных работ оказывает влияние средняя дальность перемещения грунта Lср, м, которая равна частному от деления всей работы А по перемещению грунта, м*м³, на его объем W, м³,

Lср = А/ W.

Средняя дальность перемещения грунта может быть получена и графически как расстояние между центрами тяжести выемки, из которой берут грунт, и возводимой насыпи.

Профильные объемы земляных работ зависят от категории дороги и рельефа местности.

Стоимость земляных работ на дорогах IV категории составляет 8 – 30% общей стоимости строительства дороги, а на дорогах V категории 10 – 35%. На дорогах которые иногда устраивают с простейшей одеждой (в виде грунтов, улучшенных местными каменными материалами), земляные работы могут составлять основную часть их стоимости.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВИДИМОСТИ НА ДОРОГАХ

Для безопасности движения с требуемой скоростью водитель должен видеть перед собой дорогу на расстоянии, достаточном для своевременной остановки автомобиля перед препятствием или его объезда. Это расстояние называется расчетным расстоянием видимости. Оно зависит от расчетной скорости движения, типа автомобиля, состояния поверхности дороги и определяется по формуле

S = S₁ + S₂ + S₃,

Где S₁ – путь, который пройдет автомобиль, пока водитель, увидев впереди препятствие, сориентируется и начнет тормозить. Считается, что опытному водителю на это понадобится примерно 1 секунда (за это время при скорости 60 км/ч автомобиль пройдет 17 м); S₂ – тормозной путь, который зависит от скорости и марки автомобиля, типа и состояния покрытия, продольного уклона дороги; S₃ – расстояние до препятствия после остановки автомобиля (гарантийный запас), принимается в зависимости от скорости в пределах 5 – 10 м.

Наименьшая расчетная видимость регламентируется техническими условиями на проектирование. Для дорог IV категории она должна быть не менее 100 (75; 50), а для дорог V категории – 75 (50; 40) м. Видимость встречного автомобиля должна быть соответственно в 2 раза больше.

Видимость в плане может быть ограничена откосом выемки, косогором, деревьями, высоким кустарником или застройкой на внутренней стороне горизонтальной кривой. На прямолинейных участках видимость также может быть ограничена на вертикальных выпуклых, а ночью и на вогнутых участках. На кривых малых радиусов расчетная видимость обеспечивается путем расчистки леса или кустарника, сноса строений, а также срезки откосов выемки с внутренней стороны кривой. Из этого следует, что мероприятия по обеспечению требуемой видимости на автомобильных дорогах в известной мере затрагивают интересы землепользователей.

Ширину обзора С, необходимую для обеспечения расчетного расстояния видимости S на кривой радиуса R, определяют для двух возможных случаев: 1) S больше длины кривой К; 2) S меньше К. В первом случае С = DE + EN

DE = R(1 - cosά/2), EN = ,

Следовательно, при S > K

С = R(1 - cosά/2) + .

Ширину обзора отмеряют от траектории движения автомобиля, которую принимают равной 1,5 м, от правой бровки проезжей части дороги на высоте 1,2 м.

Срезку откоса или удаление препятствий в зоне видимости начинают на расстоянии видимости от начала или конца кривой.

Во втором случае (S < K) ширину обзора принимают по формуле

С = R(1 - cosβ/2),

где β = - центральный угол, стягиваемый дугой.

Рис. 3. К расчету ширины обзора

Границу видимости, или ширину обзора, и зону, в пределах которой требуется вырубка леса, расчистка кустарника или срезка откоса выемки с внутренней стороны кривой можно также определить графическим путем. Для этого на плане закругления вычерчивают ряд отрезков (1 – 1; 2 – 2; 10 – 10) так, чтобы их концы располагались по траектории движения автомобиля. Длина каждого отрезка соответствует расстоянию видимости по траектории движения. Огибающая этих отрезков, проведенная через точки их пересечения, будет границей видимости. Площадь внутри этой кривой, называемая зоной видимости, должна быть очищена от препятствий. Срезают откосы и удаляют препятствия в этой зоне на 1,2 м выше отметки бровки земляного полотна.

Целесообразность срезки откосов, расчистки леса и сноса строений для обеспечения требуемой видимости на закруглениях должна быть подтверждена сопоставлением с вариантами, по которым не требуется проведения этих работ, а необходимая видимость достигается путем увеличения радиусов кривых или переноса трассы.

Как на закруглениях, так и на прямых участках дорог, где по местным условиям возможно внезапное появление на дороге людей и животных, например вблизи населенных пунктов, должна быть обеспечена боковая видимость придорожной полосы. Ее измеряют от кромки проезжей части, для дорог IV и V категорий и сельскохозяйственных она должна быть не менее 15 м; для дорог I – III категорий – 25 м. во всех случаях не разрешается посадка деревьев ближе 5 м от кромки проезжей части. Мачты линии электропередач располагают не ближе 2,5 м.

Видимость на пересечениях и примыканиях дорог в одном уровне обеспечивается путем проектирования зон видимости. В пределах зон видимости не должно быть предметов выше 0,6 м, считая от проезжей части.

Для обеспечения видимости на выпуклых участках дороги вписывают выпуклые вертикальные кривые. Радиус кривой определяют с таким расчетом, чтобы водитель, находящийся в легковом автомобиле видел препятствие в точке, удаленной на расстояние требуемой видимости.

R² = S² + (R – h)²,