Дорожных машин и оборудования при строительстве,

 содержании и ремонте дорог

МДК.01.01 Техническая эксплуатация дорог

 и дорожных сооружений

Автомобильная дорога, элементы конструкции

Автомобильной дороги

Автомобильная дорога, дорога, сооруженная или приспособленная для движения автомобильноготранспорта. Основные элементы автомобильной дороги: земляное полотно, проезжая часть с обочинами идорожной одеждой, искусственные сооружения. Автомобильные дороги оборудуют дорожными знаками иэксплуатационными сооружениями (автовокзалы, заправочные станции и пр.). Различают автомобильныедороги 5 категорий (по расчетной интенсивности движения).

Основные элементы автомобильной дороги (рис. 1.1) представляют собой совокупность прямых, кривых участков и уклонов, характеризующих дорогу в продольном и поперечном профиле.

Рис. 1.1 Элементы конструкции автомобильной дороги:
а — схема участка дороги, б — кювет треугольного сечения, в — поперечное сечение откоса, г — сооружение из боковых резервов, д — поперечное сечение дороги в выемке, е — отсыпка грунта в кавальер, ж — поперечное сечение дороги на косогоре; 1 — откос насыпи, 2, 12, 17 — насыпи, 3 —дорожное покрытие, 4 — поверхность материкового грунта, 5 — обочина, 6 — дно кювета, 7 — внешний откос кювета, 8 — бровка кювета, 9 — бровка насыпи, 10 — резерв, 11 — берма, 13 — поверхность косогора до разработки, 14 — напорная канава, 15 — кавальер, 16,18 — подпорные стенки; Н: L — заложение откоса

Трассой дороги называют ее ось на земной поверхности. Трасса имеет повороты, подъемы и спуски, включает в себя прямые и кривые участки. Выбирают трассу, учитывая требования удобного и безопасного движения автомобилей с заданными скоростями.

Естественные преграды (овраги, горы, реки) заставляют увеличивать длину дороги, прокладывая ее в доступном для строительства месте.

 Трасса дороги рассматривается в двух проекциях. Проекция на вертикальную плоскость представляет продольный профиль, а проекция на горизонтальную плоскость — план трассы.

Продольный профиль характеризует крутизну дороги на каждом участке. Естественные уклоны местности могут превышать допускаемые для дорог. В этом случае часть грунта срезается. Выбор продольного профиля дороги оказывает большое влияние на безопасность движения, скорость и производительность автомобиля. Поэтому при строительстве дорог необходимо соблюдать технические нормы, которые устанавливают величины наибольших уклонов и определяют условия сопряжения профиля на переломах. Кроме того, учитывают.все условия для создания плавного и безопасного движения при минимальной стоимости строительства.

Трассу дороги для лучшей ориентации делят на километры и стометровые участки, называемые пикетами.

План дороги представляет собой проекцию дороги со всеми сооружениями, расположенными на дорожной полосе, на горизонтальную плоскость. План дороги определяет ширину ее конструктивных элементов, длину прямых и скругленных участков, радиусы кривых, углы между прямыми участками.
     Поперечный профиль дороги (рис. 1.2) —разрез дороги в направлении, перпендикулярном ее оси, представляет собой линии, ограничивающие земляное полотно и дорожную одежду. Элементы конструкции автомобильной дороги показывают на ее поперечном профиле.

В выемках земляное полотно располагается ниже поверхности земли. Грунт из выемки укладывают в соседнюю насыпь или перемещают в боковые отвалы, называемые кавальерами. При малых поперечных уклонах местности кавальеры расположены с обеих сторон полотна дороги.

Проезжая часть дороги предназначена для движения транспортных средств. Ширина проезжей части зависит от количества полос движения и ширины каждой полосы, а количество полос в свою очередь определяется расчетной интенсивностью и составом транспорта.               

Потребность в нескольких полосах движения в одну сторону может возникнуть также независимо от интенсивности движения, например, когда в общем потоке перемещаются машины, значительно отличающиеся по скорости от основного транспорта.

На первой стадии строительства или при малой интенсивности движения ограничиваются одной полосой движения для двух направлений. В этом случае разъезд и обгон транспорта осуществляются путем выезда на обочину. Скорости движения в этом случае уменьшаются. При узком полотне в горных условиях разъезд и обгон происходят на специально устраиваемых разъездах.

Разъезды представляют собой уширения дорожного полотна и проезжей части. При интенсивном движении и потоке, в котором транспортные средства движутся с различными скоростями, строят дороги с двумя и тремя полосами движения в каждом направлении. Для безопасности соседние полосы со встречным движением отделяются для устранения выезда машин на другую полосу.

Проезжую часть уширяют при радиусах кривых в плане 1000 м и менее за счет внутренней обочины. Однако ширина обочины не должна быть менее 1,5 м для дорог I, II и III категорий и 1 м — для дорог остальных категорий. При меньшей ширине обочин уширяют земляное полотно.

На кривых участках видимость в плане дороги ограничена. Препятствиями в данном случае могут быть лес, кустарник, сады, непосредственно прилегающие к полотну дороги с внутренней стороны кривой; здания и сооружения; откосы выемки; крутой косогор с внутренней стороны кривой.

 

Рис. 1.2. Типовые поперечные профили автомобильных дорог: а — I категории на раздельном земляном полотне, 6 — 1 категории на одном земляном полотне, в —II категории, г—III категории, д — IV категории, е — V категории; А — ширина земляного полотна, Б — ширина дорожной одежды проезжей части, В — ширина полосы отвода; 1 — обочина, 2 — кювет, 3 — дорога для гужевого и гусеничного транспорта, 4 — велосипедная дорожка, 5 — тротуар, 6 — снегозащитные лесонасаждения, 7 — линия связи и место для прокладки кабелей и линий электропередач

Видимость улучшают сносом строений, рубкой деревьев или разработкой откосов, близко подступающих к дорожному полотну.

Обочины примыкают к проезжей части. Их используют для временной стоянки транспорта. В случае отсутствия покрытия на дороге проезжая часть и обочины составляют одно целое.

Дорожное полото — это проезжая часть плюс обочины. Оно ограничено с обеих сторон откосами земляного полотна. Бровкой дорожного полотна называют линии пересечения поверхности обочины с поверхностью откоса. При наличии обочин из грунта бровка дорожного полотна является бровкой земляного полотна. Расстояние между бровками называют шириной земляного полотна.

Водоотводные канавы расположены за пределами дорожного полотна. В боковых канавах, а также в выемках различают внешний и внутренний откосы. Внутренний откос прилегает к обочине.

На дорогах с интенсивным движением устраивают несколько проезжих частей с разделительной полосой между ними.

Пешеходные дорожки (тротуары) расположены за пределами земляного полотна или на обочине.

Вблизи городов и промышленных центров развито велосипедное движение. Для повышения его безопасности выделяются велосипедные дорожки. При интенсивном велосипедном движении велодорожки располагают независимо от автомобильной дороги.

За пределами земляного полотна расположены дороги для гусеничного и гужевого транспорта, велосипедная дорожка, тротуар, древонасаждения и др.
      Перелом образуется пересечением двух соседних прямых участков продольного профиля, имеющих разные уклоны. Переломы делятся на выпуклые и вогнутые. Они препятствуют движению автомобиля и поэтому их смягчают. Резкое изменение траектории движения автомобиля на переломе нарушает плавность движения.

Продольный уклон дороги может совпадать с кривой в плане, имеющей малый радиус. В этом случае условия движения автомобиля усложняются. Уклон проезжей части на кривых зависит от продольного и поперечного уклонов. Уклон на виражах способствует скольжению остановившегося, медленно движущегося или тормозимого транспорта на скользком покрытии. Исходя из этого, норму наибольшего допускаемого продольного уклона на кривых, уменьшают.

Вертикальные кривые на переломах продольного профиля устраивают в том случае, если разность продольного уклона сопрягаемых прямых 0,5% и более на дорогах I и II категорий, 1% и более — III категории, 2% и более — IV и V категорий.

Искусственные сооружения устраивают в местах пересечения автомобильной дорогой рек, оврагов, балок, других дорог, чтобы предотвратить переувлажнение земляного полотна и обеспечить прокладку трассы дороги в труднодоступном для строительства месте. При увеличении влажности свойства грунта резко изменяются, уменьшается его способность сопротивляться нагрузкам.

Поверхностную воду отводят, устраивая канавы. В них собирается вода с покрытия дороги и прилегающей местности и отводится в пониженные места.
      Земляное полотно увлажняется также подземными грунтовыми водами. Для понижения и отвода грунтовых вод применяют дренаж, который представляет собой сеть уложенных под землей труб или каменных набросок с крупными пустотами.

При значительных уклонах земной поверхности быстро текущий поток легко размывает поверхностные слои грунтов. В этих условиях делают короткие канавы с перепадами между ними. На каждом уступе предусматривают водобойный колодец, который при интенсивном поверхностном стоке быстро заполняется водой.

Система закрытых водоотводов для пропуска поверхностных вод на городских улицах называется ливнесточной канализацией. В канализацию вода поступает через решетчатую крышку на покрытии дороги.

Большую часть водопропускных сооружений на дорогах (до 96%) составляют трубы, которые укладывают поперек дороги в нижней части насыпи. При укладке труб насыпь делают непрерывной.

При пересечении дорогой рек и других дорог устраивают пропускные сооружения — мосты значительной длины и высоты.

 

 

Земляное полотно

 

Земляное полотно (рис. 2.1) —один из основных конструктивных элементов автомобильной дороги, от устойчивости и прочности которого зависит срок службы дорожных одежд.

Рис. 2.1. Конструктивные элементы земляного полотна автомобильной дороги:
а — в насыпи, б —в выемке; 1 — боковой резерв, 2—берма, 3— откос, 4— бровка, 5 — проезжая часть, 6 — обочина, 7 — насыпь, 8 — кювет, 9— кавальер, 10— забанкетная канава, 11 — банкет

При сооружении земляного полотна глубину выемок и высоту насыпей устанавливают по продольному профилю дороги. Проезжую часть 5 и обочины 6 отделяют от прилегающей местности наклонными плоскостями — откосами, обеспечивающими устойчивость полотна.

Крутизна откосов зависит от вида грунта и характеризуется коэффициентом заложения, который определяют как отношение высоты откоса, принимаемой за единицу, к его горизонтальной проекции — заложению. Приняты следующие коэффициенты заложения откосов: насыпи высотой до 1,5 м на дорогах I—III категорий устраивают с откосами не круче 1: 3; более высокие насыпи делают с крутыми откосами— 1: 1,5. Откосам малых насыпей для возможности съезда автомобилей с дороги в аварийных случаях придают заложение 1:3 и положе —до 1: 5 и 1:6. Это уменьшает опасность заноса дороги снегом и повышает безопасность движения.

Учитывая, что грунт на откосах выемок больше подвержен переувлажнению, чем на откосах насыпей, крутизну заложения откосов 1зыемок в рыхлых грунтах принимают не менее 1: 1,5, в щебенистых и гравелистых грунтах—от 1: 1,4 до 1: 1,5, в скальных породах — от 1: 0,2 до 1: 1,5. Мелкие выемки зимой заносит снегом. Для предотвращения этого выемки глубиной менее 1 м разделывают под насыпь или устраивают с пологими откосами крутизной от 1: 4 — 1:6 до 1: 10. В последнем случае выемки называют раскрытыми.

В средней части дорожного полотна вынутый грунт образует корыто, заполняемое основанием и покрытием дороги. С обеих сторон корыта оставляют обочины, а для осушения дороги и отвода от нее воды устраивают кюветы. Кюветы имеют трапецеидальное или треугольное сечение. Если для сооружения насыпи недостаточно грунта, взятого из смежной выемки и из кюветов, то кюветы расширяют, превращая их в резервы, а грунт из резервов используют на возведение насыпи. Размеры резервов определяют, исходя из количества грунта, необходимого для отсыпки земляного полотна. Глубина резервов не должна превышать 1,5 м и быть менее 0,3 м. В зависимости от местных условий их располагают как с одной, так и с другой стороны дороги.

При высоте насыпи более 2 м между началом резерва и подошвой откоса насыпи оставляют полосу земли, называемую бермой. Ширину берм принимают не менее 2 м, устраивая их тем шире, чем выше насыпь. Бермы повышают устойчивость высоких насыпей и используются в период строительства насыпей для проезда дорожных машин и автомобилей. Берме придают поперечный уклон 20%0 в сторону резерва для стока воды.

При устройстве земляного полотна в выемке лишний грунт укладывают на обрезе дороги параллельно бровке выемки в валы — кавальеры, которым придают правильные геометрические очертания. Высота кавальера не должна превышать 3 м, а располагают его не ближе 5 м от внешней бровки откоса выемки.

Чтобы вода, выпадающая во время дождей или образующаяся при таянии снега, не стекала в выемку, между кавальером и откосом выемки отсыпают вал грунта высотой 0,6 м треугольного сечения, называемый банкетом. Поверхности банкета придают уклон 20— 40%о в сторону от выемки. Между банкетом и кавальером отрывают забанкетную канаву глубиной и шириной по дну не более 0,3 м.

 

 

Классификация грунтов

 

Физико-механические и физические свойства грунтов оказывают существенное влияние на конструкцию земляного полотна, способы производства работ и, в конечном итоге, на стоимость всей автомобильной дороги.

Грунты, используемые для возведения насыпей, разделяют на четыре основные группы:

 - скальные, добываемые путем разрушения естественных сплошных или трещиноватых скальных массивов;

- крупнообломочные, залегающие в естественных условиях в виде аллювиальных и делювиальных отложений;

- песчаные;

- глинистые.

По своим физико-механическим свойствам грунты, залегающие в верхней толще земной коры, подразделяют:

1. Щебенистый грунт - неокатанные остроугольные разрушенные горные породы размером частиц до 200 мм и насыпной плотностью 1750...1900 кг/м3, естественной влажностью 2...6 % и коэффициентом разрыхления 1,3...1,4.

2. Гравелистый грунт - обломочная горная порода, состоящая из несцементированных окатанных зерен размером до 70 мм. Окатанные частицы от 70 до 200 мм принято называть галькой. Насыпная плотность гравелистого грунта достигает 1700...1900 кг/м3, естественная влажность - 2...8 % и коэффициент разрыхления - 1,14...1,28.

3. Песок - рыхлая горная порода, состоящая из обломков различных минералов и пород в виде зерен диаметром от 0,12 до 5 мм. Песок подразделяют на крупный с преобладанием фракции

0.5...5 мм, средний с преобладанием фракции 0,25...0,5 мм; мелкий с содержанием частиц 0,1...0,25 мм более 50%. Песок, в котором преобладает фракция менее 0,1 мм, называют пылеватым. Насыпная плотность песка - 1500... 1600 кг/м3, естественная влажность - 8...12% и коэффициент разрыхления - 1,0...1,1.

4. Супесь - грунт, содержащий от 30 до 50 % песчаных частиц. Насыпная плотность 1500...1600 кг/м3, естественная влажность - 10...15 %, коэффициент разрыхления - 1,2...1,3, число пластичности - 1...7.

5. Глина представляет собой силикат, содержащий глинозем, кремнезем, примеси песка, извести и др., а также химически связанную воду. Глина содержит частиц мельче 0,005 мм более 30 %. При содержании в глине частиц мельче 0,005 мм более 60 %, ее называют тяжелой. Плотность глины при естественной влажности - 20...30 % составляет 1500...1600 кг/м3. Коэффициент разрыхления - 1,15...1,30. Число пластичности, в зависимости от содержания

глинистых частиц, - 17...27.

6. Суглинок - грунт, содержащий от 10 до 30 % глинистых частиц. Плотность суглинка при естественной влажности 14...19 % составляет от 1500 до 1600 кг/м3. Коэффициент разрыхления

изменяется в пределах от 1,2 до 1,3. Суглинок с числом пластичности 7...12 называют легким, а с числом пластичности свыше 12 - тяжелым.

7. Растительный грунт имеет в своем составе гумуса от 4 до 22 %. По механическим свойствам приближается к тяжелым суглинкам. Плотность растительного грунта при влажности 20...25 % составляет 1200...1300 кг/м3, а коэффициент разрыхления - 1,3...1,4.

Пригодность грунта для сооружения земляного полотна определяется его дорожно-строительными свойствами. Для насыпей применяют грунты, состояние которых под действием природных факторов не изменяется или изменяется незначительно, что не влияет на их порочность и устойчивость в земляном полотне. К таким грунтам относят: скальные неразмягчаемые породы, крупнообломочные, песчаные (кроме

мелких и пылеватых), супеси крупные и легкие.