Особенности конструкций жестких дорожных одежд

Монолитные цементобетонные покрытия. Покрытия из неармированного цементобетона устраивают либо однослойными, либо двухслойными с верхним слоем толщиной не менее 6 см. Двухслойные покрытия применяют, как правило, при строительстве комплектом машин, передвигающихся по рельс-формам, с целью использования в бетоне для нижнего слоя менее прочных и морозостойких местных каменных материалов. Общую толщину покрытия назначают по расчету в зависимости от категории автомобильной дороги, состава и интенсивности движения автомобилей и вида материала основания, но не менее величин указанных в таблице 13.2.

Таблица 13.2.

Минимальные толщины покрытий

Основание	Минимальная толщина покрытия, см, при интенсивности движения расчетной нагрузки на полосу, ед./сут
более 2000	1000-2000	500-1000	100-500	менее 100**
Бетонное (мелкозернистый бетон, шлакобетон)			18 (16)	18*(16)	15*
Из материалов, укрепленных неорганическими вяжущими			18(16)	18*(16)	15*
Из щебня, гравия, шлака	-		20(18)	18*(16)	16*
Из песка, песчано-гравийной смеси	-	-	20(18)	18 (16)

Примечания: 1. В скобках приведена толщина покрытия для облегченных условий движения. 2. При отсутствии штырей в поперечных швах толщину увеличивают на 2 см.

** Требуется технико-экономическое обоснование.

* Толщина основания может быть уменьшена на 2 см от минимально допускаемой величины

Бетонные покрытия устраивают преимущественно одинаковой толщиной " h " по всей ширине проезжей части. Допускается увеличение толщины на 2 см для крайних наиболее нагруженных полос на дорогах с 6-ю и более полосами движения.

Для предотвращения образования случайных трещин в покрытии устраивают продольные и поперечные швы. Среди поперечных швов различают швы расширения, сжатия, контрольные и рабочие.

Продольный шов устраивают при ширине покрытия более 23 h (3,5-5,5 м), чтобы предупредить появление извилистых продольных трещин от воздействия транспортных средств, неравномерного пучения и местной осадки земляного полотна.

Швы расширения повышают продольную устойчивость бетонного покрытия при максимальном нагреве летом. Их всегда устраивают на примыканиях покрытий к мостам, путепроводам и в местах пересечения бетонных покрытий в одном уровне. Швы сжатия устраивают между швами расширения с целью предупреждения образования случайных поперечных трещин при совместном действии температуры, усадки бетона и нагрузок от движущихся автомобилей. Расстояние между швами сжатия (длину плиты) назначают по расчету в зависимости от толщины плиты и климатических факторов, но не более:

25 h - на укрепленном основании и на устойчивом земляном полотне;

22 h - на земляном полотне с ожидаемыми неравномерными осадками, включая насыпи высотой более 3 м;

20 h - в местах перехода из выемок в высокие насыпи, в местах примыкания к искусственным сооружениям и в покрытиях шириной 6 м и менее.

В каждом конкретном случае целесообразно уточнять длину плиты при соответствующем технико-экономическом обосновании, учитывая случайный характер образования поперечных трещин.

Расстояние между швами расширения назначают в зависимости от температуры воздуха во время бетонирования, толщины покрытия и климатических условий района расположения дороги. При этом руководствуются [1] данными таблицы 13.3.

Таблица 13.3.

Число плит между швами расширения

Ожидаемая температура нагрева покрытия, °С	Толщина покрытия, см	Число плит между швами расширения при температуре воздуха во время бетонирования, °С
менее 5	5-10	10-15	15-20	более 20
Менее 40	20 и более			-	-	-
	Менее 20				-	-
Более 40	20 и более				-	-
	Менее 20					-

Контрольные швы устраивают в свежеуложенном бетоне через каждые 2-3 плиты по типу поперечных швов сжатия для предотвращения растрескивания покрытия в раннем возрасте.

Рабочие швы устраивают по типу швов сжатия в конце рабочей смены или при перерыве бетонирования покрытия более чем на 2-4 ч.

Для исключения образования значительных уступов в швах (допускается 3 мм [1]) и обеспечения передачи нагрузки с одной плиты на другую края плит вдоль швов, как правило, соединяют стальными штырями (рис. 13.1 и 13.2).

Рис. 13.1. Расположение штырей в швах покрытий на цементогрунтовом (а), щебеночном и песчаном (б) основаниях:
1 - шов сжатия; 2 - шов расширения; 3 - продольный шов; 4 - установочные шпильки (Æ 5 мм, l - 13-16 см), приваренные (э/св) к штырям. При приварке к штырям продольного шва в торец шпилек диаметром 8-10 мм длина штырей может быть уменьшена до 50 см; 5 - изоляция места сварки с помощью специальных колпачков или полиэтиленовой пленки; 6 - паз шва с заполнителем; Æ - диаметр штырей, мм; h - толщина покрытия, см; э/св - электросварка; размеры на плане и в сечениях даны в см.

Рис. 13.2. Конструкция шва расширения:
1 - прокладка из выдержанной в воде древесины; 2 - каркас для фиксации прокладки и штырей, свариваемых в кондукторе; 3 - штыри в битумной изоляции, привязываемые к каркасу; 4 - температурный компенсатор (колпачок), обеспечивающий смещение штыря в бетоне не менее, чем на 2 си; 5 - заполнитель (герметик)

При устройстве швов сжатия и расширения не допускается перекосов и наклонов штырей и прокладок более чем на 1 см от проектного положения. Длина зоны обмазки штырей в поперечных швах разжиженным битумом составляет 2/3 длины штырей. Штыри в продольных швах устанавливают без битумной обмазки с допущением перекосов не более 5 см. Сечение паза швов сжатия в зависимости от герметизирующего материала устраивают прямоугольным, ступенчатым или с наклонными стенками. Ширина паза швов сжатия допускается от 4 до 15 мм, глубина - не менее 0,25 h. При меньшей глубине имеется вероятность появления извилистой трещины рядом со швом в результате не срабатывания шва. Ширину паза шва расширения принимают равной 33-35 мм при глубине до верха доски 40-60 мм.

Для повышения продольной устойчивости плит и улучшения транспортно-эксплуатационных качеств покрытия поперечные швы рекомендуется [1] устраивать под углом к продольному шву (рис. 13.3). Количество штырей в продольном шве рассчитывают с учетом массы соседних плит без штырей в продольном шве.

Рис. 13.3. Варианты расположения поперечных швов сжатия в плане (размеры - в см); 1 - штыри

Армированные покрытия преимущественно используются [3] на автомобильных дорогах I, II категорий при интенсивности движения более 5000 авт./сут, а также на участках дорог с насыпями высотой более 3-5 м или на участках дорог индивидуального проектирования, где ожидается в процессе эксплуатации неравномерная осадка земляного полотна.

Благодаря армированию покрытия удается увеличить длину плит до 20 м или несколько снизить толщину плиты (на 1-2 см) при сохранении или даже улучшении транспортно-эксплуатационных качеств покрытия.

В условиях повышенной интенсивности движения используют армированные плиты длиной 10- 20 м, а на участках высоких насыпей покрытие устраивают из плит длиной 5-7 м. Армирование осуществляют стальными плоскими сетками с расходом арматуры диаметром 8-16 мм согласно табл. 13.4.

Таблица 13.4.

Расход продольной арматуры.

Толщина плиты, см	Расход продольной арматуры на 1 м: покрытия, кг. Длина плиты, м
	2,3	2,3	2,8	4,1	-
20-22	1,8	2,0	2,5	3,7	4,5
	1,2	1,4	1,7	2,7	3,4

Примечание. Количество арматуры установлено из условия раскрытия трещин до 0,2 мм для предотвращения коррозии стали.

Для армирования покрытий применяют плоские сварные сетки, изготовляемые на заводе или на месте строительства, с продольной арматурой из горячекатаной стали периодического профиля класса А-II (ГОСТ 5781-82).

Покрытие шириной 7-7,5 м армируют сетками не шире 2300 мм. Минимальное и максимальное расстояние между осями рабочих продольных стержней сеток допускается соответственно 100 и 200 мм. Наибольшее расстояние между осями поперечной гладкой арматуры диаметром до 6 мм не должно превышать 50 см. Сетки располагают в однослойных покрытиях на расстоянии не менее чем 8 см от поверхности покрытия. Допускается располагать сетки на уровне половины толщины покрытия, в двухслойных покрытиях - между верхним и нижним слоями.

Для более эффективной работы плит длиной 4; 5 и 6-7 м применяют плоские сетки длиной соответственно 2,5; 3 и 3,5 м, которые укладывают в средней части плиты с равным удалением концов сетки от середины плиты. В плитах длиной до 10 м допускается несплошное армирование. В плитах длиннее 10 м сетки размещают равномерно по ширине покрытия, не доводя до поперечных швов на 50 см.

При строительстве покрытия машинами со скользящими формами разрешается для армирования использовать только продольные стержни, располагая их в середине покрытия.

Сборные покрытия. Конструкция дорожной одежды со сборным покрытием определяется на основании типовых проектных решений с учетом видов имеющихся на месте строительных материалов для устройства основания, а также, исходя из назначения и условий работы плит в дорожной одежде.

В последние годы находят применение сборные покрытия из предварительно-напряженных (ПДН) и ненапряженных железобетонных (ПДО) плит, конструкции которых разработаны Союздорпроектом [4] для автомобильных дорог промышленных предприятий и дорог нефтегазовых промыслов в районах Тюменской, Томской областей и республики Коми. На рис. 13.4. и 13.5 приведены особенности конструкции сборной ненапряженной железобетонной плиты ПДО. Эти плиты допускается применять [1] только на участках с интенсивностью движения до 1000 авт./сут. При большей интенсивности движения применяют предварительно напряженные плиты длиной 5-6 м и шириной 1,75-2,3 м. Имеется вариант плиты ПДН размером 6´2´0,14 м с уменьшенным расходом арматурной стали, разработанный Союздорпроектом [4], на основе опыта эксплуатации сборных плит в период 1980-1988 гг. Плита предназначена для строительства в районах с расчетной температурой воздуха наиболее холодного месяца до минус 55°С и местах со сложными грунтово-гидрологическими условиями. Конструкция плит ПДН и ПДО проверена на прочность и трещиностойкость на стадии распалубки, отгрузки, монтажа и транспортирования. Расчетная нормативная нагрузка 50 кН на колесо автомобиля.

Рис. 13.4. Конструкция железобетонной плиты ПДО сборного дорожного покрытия. Рабочая продольная арматура класса А-III марки 25Г2С. Размеры в мм

Рис. 13.5. Конструкция швов сжатия и расширения сборного дорожного покрытия:
1 - анкерные стержни, d = 10 мм, l = 250 мм; 2 - совмещенная стыковая и монтажная скоба, d = 20 мм, l = 800 мм; 3 - шов односторонний фланговый К-6; 4 - фаски 10´10 мм; 5 - битумная мастика, герметики; 6 - торцовая стыковая скоба, d = 16 мм, l = 420 мм; 7 - песчаный асфальтобетон; 8 - пескоцементная смесь; I, II - швы сжатия; III - шов расширения. Размеры в мм.

Для соединения плит в покрытии между собой в них предусмотрены закладные элементы в виде горизонтально расположенных стальных скоб, свариваемых при монтаже. Стыковые скобы, устанавливаемые по длинным (продольным) граням плит являются одновременно монтажными элементами для подъема плит краном.

В отличие от обычных в предварительно напряженных плитах применена продольная рабочая напрягаемая арматура d = 12 мм класса A-V (ГОСТ 10884-81) и A-V марки 23Х2Г2Т (ГОСТ 5781-82). Заданное значение предварительного напряжения стержневой арматуры - 680 МПа. В поперечном направлении плиты армированы сварными сетками из ненапрягаемой арматуры: в средней части - сеткой из холоднотянутой проволоки d = 5 мм из стали классов Вр-1 (ГОСТ 6727-80), на крайних участках - из ненапрягаемой стержневой арматуры периодического профиля d = 8 мм класса А- III марки 25Г2С (ГОСТ 5781-82). Толщину защитного слоя бетона при изготовлении плит "лицом" вниз обеспечивают равной 40 мм. Плиты изготавливают из бетона класса В_tbt3,6 по прочности на растяжение при изгибе и класса В27,5 по прочности на сжатие. Марка бетона по морозостойкости принимается в пределах F150-F300 в зависимости от средней температуры наиболее холодного месяца.

Основание дорожной одежды со сборным покрытием рекомендуется [1] устраивать из песка, шлака, из песка со слоем геотекстиля, сухой цементопесчаной смеси и грунтов, укрепленных вяжущими.

Опыт эксплуатации сборных покрытий свидетельствует, что для обеспечения требуемого контакта плит с основанием поверх укрепленных слоев основания целесообразно укладывать выравнивающий слой толщиной 3-5 см из смеси песка с цементом (в пропорции 8:1). В случае применения основания из песчано-гравийных смесей устраивают выравнивающий слой из песка.

Колейные покрытия в виде полос бетона, устраиваемые [1] на дорогах с интенсивностью движения расчетной нагрузки менее 100 ед./сут. Толщину колейного покрытия определяют расчетом, но принимают не ниже величин, указанных в таблице 13.5.

Таблица 13.5.

Минимальные толщины колейных покрытий

Основание	Толщина колейного покрытия, см, при проектном классе бетона
В15	В20	В25	В30
Песчаное
Цементогрунтовое, шлаковое, щебеночное толщиной 14 см

При монолитных покрытиях и классе бетона В15, В20 поперечные швы не устраивают. При классе бетона В25, В30 длину плит принимают равной 22 h. Поперечные швы по колеям смешают на 30-50 см для создания лучших условий движения. На песчаном основании в швах колейного покрытия размещают 2 штыря Æ16 мм и длиной 40 см для предотвращения образования чрезмерных перекосов плит и уступов.

Асфальтобетонные покрытия на цементобетонном основании. Толщину слоя асфальто- и цементобетона определяют расчетом, но принимают не ниже значений, приведенных в таблице 13.6.

Таблица 13.6.

Минимальные толщины асфальтобетонных и цементобетонных покрытий

Класс бетона	Предел прочности бетона на растяжение при изгибе, МПа	Толщина асфальтобетона и цементобетона (в знаменателе), см при интенсивности движения расчетной нагрузки, авт./сут
более 2000	1000-2000	500-1000	100-500
Bbtb1,5	2,0	18/22	17/21	17/20	16/19
Bbtb1,75	2,5	18/19	18/18	18/17	16/17
Bbtb2,4	3,0	17/18	16,5/17	16,5/16	16/16
Bbtb2,8	3,5	16,5/17	16/17	16/16	14/16

Примечание: 1. Значения толщины соответствуют районам с суточным колебанием на поверхности покрытия t = 15°С. При других значениях температуры вносится [1] поправка к толщине. Имеются также рекомендации по толщинам при классах бетона B_btb 0,8-1,2.

2. При устройстве трещинопрерывающих слоев толщину слоя асфальтобетона уменьшают на 30 %.

Асфальтобетонные покрытия устраивают одно-, двух- и трехслойными. Допускается применять в основании укатываемый бетон. В слое цементобетона поперечные швы устраивают как контрольные, без армирования, через 15 м.

Для повышения трещиностойкости асфальтобетонного покрытия его армируют над поперечными швами специальными сетками (сталь, стекловолокно, стеклопластик) шириной 80-160 см. Сетки размещают в слое асфальтобетона не ближе 8 см от поверхности покрытия.