Ирина Эланс
Технология реконструкции автомобильных дорог
Федеральное агентство по образованию РФ
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)
Кафедра: «Строительство и эксплуатация дорог»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
«Технология реконструкции автомобильных дорог»
Выполнила студентка
группы: 4АДз – 06 – 39сп
Корзилова М.Б.
Проверил:
Омск-2010
Тема: «Разновидности реконструкции и ремонта автодорог (капитальный ремонт, реконструкции, восстановление, перестройка автодорог)».
Капитальный ремонт автомобильной дороги - комплекс работ, при котором производится полное восстановление и повышение работоспособности дорожной одежды и покрытия, земляного полотна и других дорожных сооружений, осуществляется смена изношенных конструкций и деталей или замена их на более прочные и долговечные. В необходимых случаях повышаются геометрические параметры дороги с учетом роста интенсивности движения и осевых нагрузок автомобилей в пределах норм, соответствующих категории, установленной для ремонтируемой дороги, без увеличения ширины земляного полотна на основном протяжении дороги.
Ремонт автомобильной дороги - комплекс работ по воспроизводству ее первоначальных транспортно-эксплуатационных характеристик, при котором производится возмещение износа покрытия, восстановление и улучшение его ровности и сцепных качеств, устранение всех деформаций и повреждений дорожного покрытия, земляного полотна, дорожных сооружений, элементов обстановки и обустройства дороги, организация и обеспечение безопасности движения.
Основные виды деформаций и разрушений
Под воздействием движения в неблагоприятных климатических и грунтово-гидрологических условиях ухудшаются основные эксплуатационные показатели дороги - ровность и сцепные свойства покрытия проезжей части, прочность дорожной конструкции. Это проявляется в виде различных выбоин, просадок, проломов, трещин, волн, сдвигов, колейности на поверхности покрытия.
Трещины - наиболее частые деформации покрытий дорог с нежесткими дорожными одеждами. Они провоцируют возникновение вторичных серповидных трещин и последующее появление выбоин. Сквозные трещины (преимущественно температурные) со временем все больше раскрываются и способствуют снижению прочности дорожной конструкции.
Поперечные и продольные косые трещины на цементобетонном покрытии - вид деформации, зависящий от множества факторов (опоздание с нарезкой швов, недостаточная их глубина, недостаточная толщина плиты, увеличенные размеры плиты, неудовлетворительное состояние земляного полотна и т.д.).
Просадка покрытия - плавная вертикальная просадка без образования трещин как результат деформаций уплотнения грунтов земляного полотна и материалов конструктивных слоев дорожных одежд.
Колейность - искажение поперечного профиля покрытия. Она возникает из-за появления остаточных деформаций в рабочем слое земляного полотна, несвязных слоях основания и самом покрытии. Под воздействием движения остаточные деформации суммируются, что сопровождается ростом глубины колеи и высоты выпора покрытия по краям колеи.
Снижение прочности дорожной конструкции нежесткого типа приводит к появлению сетки трещин, колейности, выбоин, просадок и проломов. Уменьшение прочности может быть связано с переувлажнением грунтов земляного полотна, заиливанием нижнего слоя основания дорожной одежды, растрескиванием связных слоев дорожной одежды и сочетанием перечисленных процессов.
Истирание асфальтобетонного покрытия - процесс уменьшения его толщины под воздействием колес движущихся транспортных средств в комплексе с влиянием неблагоприятных климатических условий.
Потеря шероховатости - недостаточное сопротивление движению (коэффициент сцепления ниже требуемого) в результате процесса полируемости каменных материалов покрытия, "выпотевания битума", образования на покрытии пленки (слоя) из материалов с низким коэффициентом сцепления.
Шелушение поверхности цементобетонного покрытия - разрушение поверхности на глубину до 30 мм за счет отслаивания тонких пленок и чешуек материала в результате недостаточной морозостойкости бетона, нарушения технологии производства строительных работ, применения противогололедных реагентов.
Выбоины - локальные разрушения поверхности покрытия в виде углублений разной формы с резко выраженными краями. Являются следствием образования и развития сетки трещин, действия шины с шипами, нарушения технологии производства работ, недостаточной прочности покрытия.
Проломы - разрушения дорожной одежды на всю толщину на отдельных участках разной площади, растрескивание покрытия на отдельные блоки с просадкой их части в результате резкого снижения прочности земляного полотна, недостаточной прочности дорожной одежды, воздействия ненормативной нагрузки.
Нарушение ровности цементобетонного покрытия - нарушения в технологии бетонирования, выпучивание покрытия в швах расширения или сжатия, качание плит, образование перекосов плит в продольном и поперечном направлениях в результате конструктивных нарушений, воздействия нерасчетных нагрузок и интенсивности движения, нарушения прочности основания и земляного полотна и т.д.
Сколы кромок и разрушения в зоне швов цементобетонных покрытий - местные разрушения из-за засорения швов твердыми предметами, отсутствия в швах герметика, низкого качества бетона и т.д.
"Гребенка" на покрытии - нарушение ровности в виде чередования поперечных выступов и углублений с плавными очертаниями переходов. Является следствием возникновения в материале покрытия недопустимых сдвигающих напряжений, низкой сдвигоустойчивости материала покрытия, воздействия повышенной положительной температуры, повышенной влажности материала покрытия (дороги с переходными и низшими типами покрытий).
Пылимость - разрушение поверхности покрытия с образованием на нем слоя мелкодисперсного материала (частицы менее 1 мм), образующегося под действием температуры, воды и колес движущихся автомобилей.
Организация работ при реконструкции автомобильных дорог имеет следующие основные особенности:
необходимость обеспечения на период реконструкции удовлетворительных условий движения транспорта общего пользования в ряде случаев значительной интенсивности;
неудобство (иногда даже невозможность) использования на некоторых работах обычных, серийно выпускаемых средств механизации;
необходимость разработки и применения индивидуальных (нетиповых) технологических решений;
зачастую повышенная энергоемкость и, как следствие, повышенная себестоимость единицы строительной продукции.
Перечисленные особенности и степень учета их при разработке организационных решений оказывают значительное влияние на себестоимость производства работ, на их календарную продолжительность, а также на экономику народного хозяйства в районах, обслуживаемых реконструируемой дорогой.
Возможно несколько основных вариантов организации работ:
1. Дорожно-строительная
Мероприятия по дорожному обеспечению существующего автомобильного движения сохраняются за эксплуатационными организациями, обслуживающими дорогу. Исключением являются только объезды мест производства работ, которые устраивают и содержат строители. В большинстве случаев этот вариант наиболее целесообразен при относительно небольшой протяженности дороги и сроке реконструкции, не превышающем 2-3 лет.
2. При реконструкции магистрали
большой протяженности и
Участки с различной очередностью реконструкции обычно расположены по дороге в случайном порядке, что препятствует организации единого строительного потока. Рассредоточение по дороге материально-технических и трудовых ресурсов снижает эффективность их использования, а дополнительные передислокации их с одного участка на другой требуют дополнительных затрат времени, материальных и денежных средств. Однако эти дополнительные затраты обычно окупаются выгодами, получаемыми в транспортной сфере благодаря первоочередной реконструкции наиболее неблагоприятных (опасных и убыточных для транспорта) мест. Поэтому на магистралях большой протяженности в большинстве случаев ориентируются на поэтапное (по участкам очередности) производство работ по реконструкции.
3. Возможно также стадийное улучшение транспортно-эксплуатационных качеств дороги, выполняемое непрерывно силами эксплуатационных организаций с относительно небольшими ежегодными затратами. Такой вариант может быть оправдан при малых объемах финансирования и недостаточности материально-технических ресурсов. Реконструируют в первую очередь только наиболее неблагоприятные для движения места.
Недостатки подобной организации реконструкции заключаются в том, что, во-первых, на дороге все время (в течение многих лет) производят работы, а это ухудшает условия движения и, во-вторых, на дороге все время имеются смежные участки с различными техническими параметрами и отличающимися условиями движения. Последнее также снижает безопасность движения.
Выбор организационного решения реконструкции в конечном счете определяют расчетами экономической эффективности возможных вариантов с учетом транспортно-эксплуатационной характеристики дороги, конкретных условий производства работ, а также объемов финансирования, наличия производственной базы и других материально-технических ресурсов.
При реконструкции автомобильных дорог большой протяженности и длительном (несколько лет) сроке производства работ организация единого потока на всей дороге не всегда будет оправдана. Целесообразно разбивать дорогу на отдельные участки с примерно равными (внутри участка) транспортно-эксплуатационными характеристиками и устанавливать очередность реконструкции их по годам. При этом поточность производства работ внутри каждого отдельного участка сохраняется, а общая поточность реконструкции всей дороги может быть нарушена.
Для определения очередности реконструкции участков дороги наряду с экономическими критериями рассматривается совокупность ряда показателей, включая количество и характер дорожно-транспортных происшествий на участке; средние скорости движения автомобилей на участке; интенсивность и состав движения; виды и объемы работ по реконструкции участка; виды и объемы работ для обеспечения пропуска движения по дороге на период производства работ.
В проектах организации работ учитываются как потребности транспорта, так и необходимость создания благоприятных условий для производства работ дорожно-строительными организациями. Во всех вариантах организации работ предусматривается обеспечение планового снижения себестоимости и повышения производительности труда. Это требование вступает в некоторое противоречие с выполнением реконструкции не по потоку, а в порядке очередности на различных участках.
Передислокация материально-технических и трудовых ресурсов (дорожно-строительных машин, баз снабжения материалами и полуфабрикатами, производственных предприятий, рабочих кадров) с одного участка на другой всегда требует затрат времени, денег, топлива и других ресурсов. Все эти затраты не повышают выпуск строительной продукции, а являются дополнительными расходами, увеличивающими ее себестоимость.
Особенно нежелательными являются непроизводительные затраты времени на передислокацию и на подготовку и развертывание работ на новом участке. Такие затраты времени сокращают, причем иногда весьма значительно, количество рабочих дней в строительном сезоне и в конечном итоге приводят к уменьшению годовых объемов дорожно-строительных работ.
В целях снижения неблагоприятного влияния передислокаций на общий ход строительства обычно рекомендуется:
подбирать участки реконструкции таким образом, чтобы объемы работ на каждом из них обеспечивали полную производственную загрузку дорожно-строительной организации на один год;
передислокацию основных видов ресурсов производить в наиболее неблагоприятный для производства работ период года - зимой;
подготовку фронта для развертывания основных работ по реконструкции на новом участке начинать заблаговременно в конце предыдущего летнего строительного сезона. При такой организации работ суммарные потери всех видов от передислокаций строительных подразделений будут минимальными.
Однако не везде можно полностью соблюдать подобную схему организации работ. Возможны случаи, когда на относительно благополучных участках дороги имеются отдельные места с очень плохими транспортно-эксплуатационными показателями. Эти места требуют немедленной перестройки, несмотря на то, что весь участок значительной протяженности может быть реконструирован во вторую или даже в третью очередь, то есть на несколько лет позже. Подобного рода задача организационно может быть решена двумя путями.
Необходимые работы по перестройке короткого участка дороги с неудовлетворительными условиями движения могут выполнить дорожные эксплуатационные организации в порядке капитального ремонта. Перестройку следует осуществлять в соответствии с общим проектом реконструкции дороги таким образом, чтобы в последующем на этом участке никаких работ больше производить уже не требовалось.
По другому варианту перестройку производит специальное подразделение генеральной подрядной дорожно-строительной организации, выполняющей все работы по реконструкции. При этом значительно возрастают удельные затраты на передислокации и увеличиваются потери рабочего времени. Тем не менее этот вариант предпочтительнее, так как он гарантирует быстрое и радикальное устранение причин, порождающих дорожно-транспортные происшествия.
При выборе окончательной схемы организации работ по реконструкции всей дороги следует сопоставлять расходы строительной организации, вызванные дополнительными передислокациями с экономическим эффектом, получаемым народным хозяйством благодаря ускоренной реконструкции наиболее неудовлетворительных участков дороги.
При определении суммы расходов на дополнительные передислокации учитывают только те перебазирования дорожно-строительных машин, оборудования, предприятий, которые не были бы осуществлены при реконструкции дороги единым комплексным потоком. В расходы включают также оплату рабочих, инженерно-технического персонала и служащих за время переезда и обустройства на новом участке. Положительный экономический эффект от соблюдения поучастковой очередности реконструкции определяют как разницу между экономическим эффектом, получаемым за период производства работ по реконструкции при организации единого комплексного потока и при работе по участкам.
Методика проведения расчета показана на следующем примере. Срок реконструкции дороги протяженностью 200 км между городами N и М установлен 4 года. Начало дороги - выезд из областного центра N. На 130 км расположен крупный промышленный комбинат. Наибольшая интенсивность движения, значительное количество дорожно-транспортных происшествий и в то же время наихудшие транспортно-эксплуатационные показатели зафиксированы на начальном участке дороги и на участках, прилегающих к комбинату. Соответственно на этих участках и может быть получен в результате реконструкции наибольший экономический эффект.
Рассмотрены два варианта организации работ: разбивка всей дороги на пять участков по различной экономической эффективности реконструкции (см. рис. 1, а); разбивка дороги на четыре годовых участка в соответствии с объемами работ, которые может выполнить в течение года строительная организация (см. рис. 1, б). В принятой организации работ сохранена разбивка на четыре годовых участка, но очередность работ в основном увязана с эпюрой эффективности реконструкции (см. рис. 1, г). При этом возникает необходимость производить дополнительную передислокацию всего комплексного потока на расстояние в 100 км дважды - в конце первого года строительства и в конце третьего.
Рис.1. Варианты организации комплексного потока, учитывающие и не учитывающие экономическую эффективность реконструкции дороги:
а - эпюра экономической эффективности реконструкции (в условных единицах); б - разбивка на участки пропорционально годовым объемам работ; в - схема комплексного потока, действующего в одном направлении (вариант 1); г - схема комплексного потока, направление которого определяется экономической эффективностью реконструкции отдельных участков (вариант 2); 1 - направление действующего потока; 2 - направление передислокации дорожно-строительных подразделений
Экономический эффект от повышения скорости движения, снижения себестоимости перевозок и уменьшения количества дорожно-транспортных происшествий за период реконструкции будет различным при различных схемах организации производства работ. При выполнении работ одним потоком (см. рис. 1, в) от города N к городу М на первом по порядку участке выгоды реконструкции реализуются в течение 3 лет, на втором - в течение 2 лет и на третьем - в течение 1 года. По варианту 2 выгоды реконструкции реализуются на втором участке в течение 1 года, на третьем в течение 2 лет.
Экономический эффект для экономики, выражающийся в снижении себестоимости перевозок, уменьшении количества дорожно-транспортных происшествий и прочее благодаря принятию более рациональной схемы организации реконструкции дороги с перестройкой в первую очередь участков с наиболее неудовлетворительными транспортно-эксплуатационными показателями, будет равен:
где (1)
и - суммарный экономический эффект для экономики за период производства работ благодаря ежегодному вводу в эксплуатацию законченных участков дороги соответственно для 1-го и 2-го вариантов организации реконструкции.
Передислокация будет экономически оправдана, если
где (2)
- сумма всех расходов
на передислокацию
При окончательном решении необходимо анализировать структуру сумм получаемой экономии. В общем случае ее величина, вычисленная по основным показателям, равна:
где (3)
ЭU - экономический эффект от снижения себестоимости перевозок грузов в результате повышения скорости движения;
Эп - экономический эффект от уменьшения количества дорожно-транспортных происшествий.
В общей схеме организации реконструкции дорог существенное значение имеет организация движения автомобилей на участках производства работ. В ряде случаев, особенно на дорогах со значительной интенсивностью движения, мероприятия по обеспечению движения являются решающими для оценки различных вариантов организации работ по реконструкции в целом.
По техническим правилам ремонта и содержания автомобильных порог объезд должен быть таким, чтобы обеспечивать движение со скоростью не менее 30 км/ч.
В районах с густой сетью существующих дорог обычно удается часть движения переключить на параллельные дороги. Это в значительной степени разгружает объезды и соответственно снижает требования к ним. Использование существующих дорог при малой плотности дорожной сети, приводит к значительным перепробегам автомобилей.
Однако полностью обойтись без объездов, устраиваемых в непосредственной близости к реконструируемой дороге, нельзя. Нужно обеспечить, во-первых, возможность движения строительного транспорта, доставляющего материалы на дорогу и, во-вторых, проезд сложившегося транспортного потока.
В большинстве случаев на объездах устраивают земляное полотно с дорожными одеждами простейших типов - гравийными, шлаковыми, грунтовыми, улучшенными крупноскелетными добавками и т.д. При этом фактическая интенсивность движения на объездах превышает допустимую по нормативам для подобных типов покрытия. Однако учитывая короткий срок службы объездов, это обстоятельство не может служить причиной для обязательного перехода к более капитальным и, следовательно, более дорогим конструкциям дорожных одежд. Для того чтобы поддерживать удовлетворительную проезжаемость на объездах со слабыми дорожными одеждами, их необходимо систематически ремонтировать. Ремонт и содержание объездов целесообразно поручать специальным бригадам. Примерное оснащение такой бригады: 1 автогрейдер с кирковщиком, 1 бульдозер, 1 каток, 2-4 автомобиля-самосвала.
При значительном движении (1000-2000 и более автомобилей в сут) дорожные одежды простейших типов не обеспечивают бесперебойное движение даже при усиленном содержании и ремонте. В этом случае неизбежен переход к более капитальным типам покрытия. В целях экономии при относительно небольшой протяженности используемых объездов (несколько километров) целесообразно устраивать колейные сборно-разборные покрытия, допускающие многократное повторное использование. Наиболее часто применяются для устройства различных временных дорог сборно-разборные покрытия из железобетонных плит (рис.2). Устройство сборно-разборных покрытий в меньшей степени, чем другие конструкции, зависит от погодных и климатических условий. Вывозка плит к местам работ может быть осуществлена заблаговременно, что позволяет лучше организовать использование строительной техники и автомобилей. Дальность возки ограничивается только экономическими соображениями. В современной практике устройства сборных покрытий имеются случаи доставки плит за 1000 км и более.
Рис.2. Типы поперечных профилей временных объездов:
а - гравийное покрытие серповидного профиля; б - однопутное бетонное сборное колейное покрытие; в - то же, двухпутное
При высокой интенсивности движения на объездах могут быть устроены сплошные покрытия. При этом целесообразно рассматривать вопрос о замене реконструкции строительством новой дороги» параллельной существующей. В этом случае существующая дорога на период строительства новой будет играть роль объездного пути.
Аналогично может быть решен вопрос пропуска движения при перестройке дорог II и III категорий в дорогу I категории. В этом случае целесообразно строить вначале новое земляное полотно и проезжую часть, используя существующую дорогу для движения, затем переводить движение на новое покрытие и приступать к перестройке старого. Однако опыт показывает, что полностью обойтись без объездов и в этом случае не удается. В местах значительной перестройки земляного полотна все же приходится устраивать небольшие дополнительные объезды.
Во всех случаях наибольшие трудности с устройством объездов встречаются при пересечении водотоков или других подобного рода препятствий (железных дорог, каналов и т.д.). В этих местах предпочтительно максимально использовать существующие искусственные сооружения. Однако иногда приходится строить временные, чаще всего деревянные мосты.
В горных условиях на суходолах возможно устройство мощеных бродов.
В качестве варианта могут быть рассмотрены три основных примера пропуска движения при реконструкции дороги:
1. Устройство объезда
параллельно реконструируемой
Независимо от длины участка, занятого производством работ в каждый отдельно взятый период времени, объезд необходимо строить вдоль всей реконструируемой дороги. Объезд поддерживают в проезжем состоянии специальные подвижные ремонтные подразделения. Однако несмотря на эти меры, движение автомобилей по объездам в сухую погоду происходит с пониженной скоростью, а в дождливую затруднено или даже полностью прекращается. В дождливую погоду на объездах должны дежурить тракторы для оказания помощи автотранспорту.
2. Устройство вдоль всей
реконструируемой дороги
На первом производят разборку использованного покрытия, на втором (основном) идет движение автомобилей, третий участок готовят к пропуску движения, укладывая на нем покрытие из элементов, подвозимых с первого участка, то есть комплект элементов сборно-разборных покрытий должен обеспечивать укладку покрытия на двух участках.
Рис.3. Схема устройства объезда со сборно-разборным покрытием:
а - общая схема; б - деталь примыкания съезда со сборно-разборным покрытием к основной дороге; 1 - реконструируемая дорога; 2 - участок производства работ по реконструкции; 3 - участок разбираемого сборного покрытия; 4 - участок эксплуатируемого объезда со сборно-разборным покрытием; 5 - укладка сборного покрытия на последующем участке; 6 - транспортирование плит покрытия
Длительность эксплуатации уложенного покрытия на одном месте зависит от скорости потока основных работ на реконструируемой дороге и частоты расположения съездов с нее. Обычно этот период составляет 3-7 дней, но могут быть и значительные отклонения, например на участках сосредоточенных работ. Для съездов используют пересечения с другими дорогами или же устраивают специальные временные съезды.
