RSS

Причины образования различных деформаций дорожного полотна и методы контроля за ними.

10:16 18.09.2018

Целостность и ровность покрытия автомобильной дороги – одни из основных факторов безопасности движения. Однако в процессе эксплуатации неизбежно появляются различные деформации и повреждения покрытия, такие как колейность, трещины, выбоины и т.д., препятствующие тем самым безопасному движению транспорта.

В данной статье будет приведен краткий обзор основных видов деформаций, причин их возникновения и контролем за их возникновением.

Самый распространенный вид явно видимых деформаций на дорожном покрытии – это образование колейности. Колея - вид деформирования поперечного профиля проезжей части с образованием углублений по полосам наката с гребнями или без гребней выпора.

Различают три вида колееобразования:

1. Пластическое или глубинное;

2. Абразивное или колея наката;

3. По всей ширине дорожной одежды или поверхностное.

Глубинная колея возникает из-за накопления незначительных деформаций, в основном в верхнем слое покрытия.

Причиной образования поверхностной колеи является истирающее воздействие шин автомобилей, и в первую очередь шипованных шин.

Поверхностная колея возникает вследствие недостаточной прочности дорожной одежды, в том числе несущего слоя.

Рис. 1. Схема образования колейности (чаши прогиба) дорожных одежд под колесом автомобиля: 1 - колесо; 2 - прогиб дорожной одежды; 3 - сжатие шины; 4 - дорожная одежда; 5 - земляное полотно; 6 - чаша прогиба; 7- зоны растяжения и трещины в одежде; 8 - выпирание грунта; 9 - направление сжатия грунта

Основной причиной колееобразования является износ верхнего слоя покрытия в результате совместного воздействия износа и преждевременного ненормированного разрушения слоя асфальтобетона под влиянием внешних факторов, к которым относятся наряду с воздействием колес осадки, перепады температур и воздействие солнца. Эта колея разрушения и износа образуется в верхних слоях дорожной одежды (Рис. 2.).


Рис.2. Фотография колеи на верхнем слое покрытии дорожной одежды.

Помимо продольных деформаций на дорожном полотне так же могут возникать поперечные деформации, в результате чего поверхность дорожного полотна становится волнистой.

В основном, если речь идет о небольших частых деформациях (с шагом от 0,2-2 м), этот эффект проявляется на покрытиях, содержащих большое количество органического вяжущего (битума). Данный вид деформаций возникает из-за излишней пластичности покрытия, недостаточной теплоустойчивости смеси при высоких температурах или недостаточным содержанием щебня.

В случае, если грунты основания недостаточно уплотнены или имеют эффект морозного пучения, возникают локальные просадки и осадки (Рис.3.).

Рис.3. Фотография поперечных деформаций покрытия дорожной одежды.

Помимо нарушения геометрических параметров и формы дорожного покрытия так же возникают нарушения сплошности. К таким видам можно отнести: поперечные и продольные трещины, выкрашивания, выбоины и ямы, проломы.

В большинстве случаев начальная стадия возникновения выбоин и ямочности совпадает с периодом неблагоприятных погодных условий, особенно с весенним периодом частого перехода от положительной к отрицательной температуре воздуха, избыточного увлажнения грунта земляного полотна и слоев дорожной одежды.

Вода, попадая в трещины, усиливает коррозионные физико-химические процессы в материалах дорожной одежды, а при замерзании оказывает растягивающее действие на стенки трещин и отдельные частицы материалов. В сочетании с динамическим воздействием от транспортных нагрузок материал покрытия в зоне образования трещины начинает разрушаться и выбиваться, а трещина быстро перерастает в выбоину. Поэтому незаделанная трещина всегда является потенциальным источником появления выбоин.

Другим источником возникновения выбоин являются неровности дорожного покрытия, начиная от неровностей, допущенных при устройстве слоев дорожной одежды, когда не соблюдаются требования к ровности и однородности в процессе разравнивания и уплотнения материалов, включая неровности в виде трещин, сдвигов и наплывов, которые возникают в процессе эксплуатации асфальтобетонных покрытий из смесей с повышенной пластичностью.

Сразу после проезда колеса автомобиля через выступ неровности в виде трещины или выбоины возникает динамический удар на покрытие на некотором расстоянии за выбоиной (Рис. 4). Многократное повторение такого удара приводит к расшатыванию структуры материала, появлению и развитию еще более крупных трещин или выбоины, которые затем сливаются в одну большую выбоину. Еще одним источником образования выбоин служат участки покрытия, где происходит шелушение и выкрашивание каменного материала.

Рис. 4. Пример перехода трещин или раковин в выбоины: 1,2 - трещины или раковины при выкрашивании; 3 - расклинивающее действие воды и льда и образование трещин в зоне повторного удара; 4 - вторичный удар колеса; 5, 6 - развитие смежных выбоин и их объединение

Классификация повреждений а/б покрытий по типам и видам указана в Таблице 1.

Таблица 1.

Классификация повреждений асфальтобетонных покрытий по типам и видам

Тип повреждения

Виды повреждений

Вероятные причины

Нарушение сплошности покрытия

Трещины поперечные

Дефекты организации работ, технологии укладки и укатки смеси. Недостаточная деформативная способность покрытия и малая сопротивляемость его напряжениям, возникающим от изменения температуры и многократного воздействия нагрузки. Неоднородность свойств покрытий и основания, а также ряд случайных факторов

Трещины продольные

Трещины косые и пересекающиеся

Трещины вдоль кромок

Вторичные трещины

Сетка трещин («Крокодиловая кожа»)

Недостаточная прочность дорожной конструкции

Выбоины, ямы, проломы Выкрашивания

Недостаточно прочное сцепление вяжущего с каменным материалом

Нарушение геометрических параметров (формы) покрытия

Колейность

Износ верхнего слоя покрытия

Пластические деформации (сдвиги, наплывы, гребенка)

Избыток битума (при малых частых волнах), недоуплотненность грунтов оснований

Волны

Локальные нарушения ровности (пучины, просадки)

Недоуплотненность грунтов основания

Неровности, связанные с проведением ремонтных работ, устройством люков, пересечением рельсовых путей

Нарушение состояния поверхности покрытия (шероховатость, истирание, шелушение)

Износ поверхности покрытия

Недостаточная износостойкость покрытия (слабая связность)

На сегодняшний день существует ряд мер для выявления и прогноза дальнейшего развития данных деформаций. Их можно разделить на две группы:

Визуальное обследование – с определением интенсивности и состава движения, состояния дорожной одежды, обочин и водоотводных сооружений, и земляного полотна.

Инструментальное обследование – определяют транспортно-эксплуатационные параметры дороги (продольные и поперечные уклоны, ширина, ровность, сцепные качества проезжей части, модуль упругости дорожной конструкции и .т.д), производят испытания сцепления покрытия с колесом автомобиля, производится отбор проб из конструктивных слоев дорожных одежд.

Рис.5 Специалисты ГБУ «ЦЭИИС» проводят испытания и отбор образцов (проб) с участка дорожной одежды.

В заключении хочется отметить важность контроля за качеством строительства. Эффективнее вовремя предотвратить развитие негативных процессов, чем устранять их последствия.


Автор статьи:

Ведущий инженер Лаборатории Королев П.М.