ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПРИ АРМИРОВАНИИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ

ЛЕКЦИЯ 9

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

ПРИ АРМИРОВАНИИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ

«Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешёток для армирования асфальтобетонных слоёв усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог» ОДМ 218.5.001-2009

а) До начала устройства армированного асфальтобетонного покрытия должны быть выполнены внеплощадочные и внутриплощадочные подготовительные работы.

аI) Внеплощадочные работы включают в себя комплекс организационно-технических мероприятий, состав которых зависит от конкретных условий, обеспечивающих высокое качество устройства покрытия с требуемым темпом работ.

Наиболее важными из этих мероприятий являются:

- организация оперативного входного контроля качества и объёма материалов (в том числе геосинтетических материалов);

- подготовка рецептуры смеси и отладка режимов работы асфальтобетонного завода и асфальтоукладчика;

- определение потребного количества и подготовка транспортных средств для вывозки смеси и геосинтетического материала;

- подготовка подъездных транспортных путей;

- определение потребного количества и подготовка машин, механизмов, инструментов и оборудования (в том числе для распределения и фиксации геосинтетического материала по п. зIII) настоящего раздела для эффективной работы на дороге;

- обучение инженерно-технического персонала и рабочих в части особенностей выполнения операций по устройству армированного покрытия.

аII) Внутриплощадочные подготовительные работы выполняются непосредственно на дороге и входят в перечень производственных операций, обеспечивающих качество получаемого покрытия. Особыми видами внутриплощадочных подготовительных работ, характерными для устройства армированного асфальтобетонного покрытия, являются следующие:

- обеспечение организованного проезда транзитного транспорта;

- настройка всех дозирующих систем автогудронатора и уточнение нормы розлива вяжущего, обеспечивающей качественную фиксацию геосинтетического материала на основании (см.п. з) настоящего раздела);

- проверка работы специализированной машины для распределения геосинтетического материала (если таковая имеется);

- проверка работы специального стиплера или строительно-монтажного пистолета, подбор дюбелей и патронов, используемых для фиксации геосинтетического материала на основании (при необходимости, см. п. з) настоящего раздела);

- пробное распределение и уплотнение асфальтобетонной смеси комплектом катков для проверки отсутствия сдвигов геосинтетического материала при воздействии колёс автосамосвалов, гусениц (колёс) асфальтоукладчика и отсутствия значительных повреждений армирующего материала после воздействия уплотняющих средств (см. п.4 таблица 2 и п. з) настоящего раздела).

б) Работы по устройству слоёв покрытия с применением армирующих прослоек выполняют в соответствии с рекомендациями СНиП 3.06.03-85, СНиП 12-03-2001, ВСН 8-89, Методических рекомендаций по ремонту и содержанию автомобильных дорог , ВСН 37-84 по типовым технологическим схемам с некоторыми видоизменениями и добавлением отдельных операций. В число таких операций, изменяемых или добавляемых в связи с устройством армирующей прослойки из геосинтетических материалов, обычно входят следующие:

- подготовка основания (существующее покрытие);

- розлив вяжущего;

- подготовка армирующего материала (при необходимости);

- укладка и приклеивание (фиксация) армирующей прослойки;

- повторный розлив вяжущего (при необходимости);

- распределение каменной мелочи (при необходимости).

в) Состав технологических операций и объёмы работ по подготовке основания (существующего покрытия) перед укладкой ГМ зависят от транспортно-эксплуатационного состояния существующего покрытия и видов работ, предусмотренных в проектной документации на капитальный ремонт или ремонт участка автомобильной дороги (п. aI) раздела 6).

вI) В случае устройства армированного покрытия на существующей дорожной одежде при несоответствии её прочности транспортным нагрузкам подготовка основания может включать широкий спектр технологических операций – от устройства дополнительных слоёв основания до регулирования водно-теплового режима земляного полотна.

Мероприятия по повышению несущей способности дорожных одежд выбирают в результате технико-экономического сравнения вариантов. Это может быть фрезерование существующего покрытия и основания, устройство дополнительных слоёв. При этом следует предостеречь от устройства слоя усиления из дискретных материалов. Материалы, не обработанные вяжущим, можно укладывать в нижнюю часть слоёв усиления только в том случае, если под ними расположены слои из водопроницаемого материала (гравия, щебня). В противном случае в этих слоях, оказавшихся между водонепроницаемыми материалами, может произойти влагонакопление, что ускорит их разрушение при промерзании и потерю прочности в расчётный период. Исключение составляют участки дорог, расположенные в местах, где отсутствует сезонное промерзание дорожных одежд.

вII) В случае восстановления и усиления изношенного покрытия из асфальтобетона с ликвидацией колейности при обеспеченной прочности существующей дорожной одежды подготовка основания обязательно включает технологические операции, связанные с устранением колееобразования.

Конкретный метод и технологию борьбы с колееобразованием выбирают в каждом случае на основе анализа результатов обследования общего состояния дороги, выявления причин образования колей, их глубины, геометрических параметров и протяжённости, интенсивности и состава движения, с учётом финансовых и материально-технических возможностей, сроков выполнения работ и других факторов (Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежестких дорожных одеждах).

вIII) В случае перекрытия армированным асфальтобетоном изношенных покрытий из цементобетона или железобетонных плит подготовка основания может включать разнообразный набор технологических операций, зависящий от видов деформаций и разрушений существующего цементобетонного покрытия (Методические рекомендации по ремонту цементобетонных покрытий автомобильных дорог) (дефрагментация плит, выравнивание поверхности и уступов, замена разрушенных участков плит, ремонт сколов кромок и углов плит, деформационных швов, герметизация швов, консервация трещин и т.п.).

Во время обследования необходимо уделить особое внимание выявлению качающихся плит и плит, под которыми имеются пустоты. Положение этих плит необходимо стабилизировать путём обеспечения плотного контакта плит с основанием любым из имеющихся способов. Это способствует предупреждению преждевременного разрушения верхнего слоя армированного покрытия.

Необходимо проверить вид материала, который использован для герметизации швов и полостей в зоне монтажных петель плит. Если для этих целей использован битум, то его необходимо заменить специальной мастикой. В противном случае при укладке горячего асфальтобетона поверх плит битум разогреется, перейдёт в текучее состояние и выступит поверх уложенного слоя, ухудшив качество смеси и покрытия (рисунок 1).

вIV) В случае применения армированного асфальтобетона при уширении существующей дорожной одежды до норм соответствующих категорий ремонтируемого участка автомобильной дороги, или при восстановлении дорожной одежды в местах ремонта земляного полотна спектр работ по подготовке основания начинается с сооружения или ремонта земляного полотна и завершается очисткой и подгрунтовкой поверхности нового несущего основания.

вV) В простейшем случае подготовка основания включает очистку его от пыли и грязи, устранение выбоин и других мелких дефектов, очистку и заделку герметизирующим материалом трещин с шириной раскрытия более 5 мм. При несоответствии ровности основания требуемым значениям выполняют выравнивание его поверхности путём фрезерования или устройства выравнивающего слоя.

г) Организация комплекса работ по подготовке основания должна обеспечить требуемый темп работ по устройству армированного покрытия. Поэтому в зависимости от видов и объёмов подготовительных работ они могут выполняться отдельным специализированным отрядом (бригадой) с организационным разрывом между устройством покрытия. При этом длина сменных захваток на подготовке основания и устройстве покрытия может быть разной, в зависимости от темпа выполнения ведущих операций (эксплуатационной производительности ведущих машин).

При сравнительно небольших объёмах подготовительных работ (п. вV настоящего раздела) они ведутся параллельно со строительством армированного покрытия.

д) Устройство армированного асфальтобетонного покрытия производят только после приёмки основания (существующего покрытия) представителями технического надзора органа управления с оформлением соответствующих документов. Приёмка основания ведется согласно СНиП 3.06.03-85.

е) Все виды работ по устройству армированного покрытия должны выполняться на одной сменной захватке, длина которой определяется эксплуатационной производительностью и количеством ведущих машин. Обычно в качестве ведущей машины выступает асфальтоукладчик, реже – катки, автосамосвалы. Сменный темп работ может определять и производительность АБЗ.

ж) Первым видом работ, выполняемых на захватке, является очистка основания. Основание следует тщательно очистить от пыли с помощью поливомоечной или подметально-уборочной машины. При наличии бортового камня особое внимание при очистке следует уделить лотку проезжей части в зоне стыка основания с камнем. Эту зону целесообразно очищать подметально-уборочной машиной с пылесосом или вручную.

з) Сразу после очистки основания выполняют розлив вяжущего (подгрунтовка), выбор которого, расход и порядок розлива производят в зависимости от условий производства работ, вида применяемого геосинтетического материала, свойств нижнего слоя, на который укладывается армирующая прослойка.

Подгрунтовка проводится в любом случае (даже если укладка нижнего и верхнего слоя асфальтобетонного покрытия ведётся параллельно с разрывом в 1-2 смены). Эта операция должна выполняться очень тщательно, и необходима по двум причинам:

- для обеспечения сцепления геосетки с нижним и верхним слоями покрытия, слоёв между собой, для дальнейшей совместной работы;

- из технологических соображений, для фиксации («приклеивания») геосетки к нижнему слою на период движения по ней автосамосвалов и асфальтоукладчика, укладывающего верхний слой покрытия.

Как первая, так и вторая причины являются очень важными. Качество «приклеивания» сетки определяется по отсутствию сдвигов и волн армирующего материала при укладке верхнего слоя покрытия, а это, в свою очередь, определяет эффективность армирования.

зI) В качестве вяжущего может быть использован вязкий битум марок БНД 40/60, БНД 60/90 или БНД 90/130 (по ГОСТ 22245-90*). При более низких температурах в период производства работ используют менее вязкий битум. При распределении он имеет температуру не ниже 120-150 оС.

В случае плохого растекания вязкого битума с образованием битумных дорожек, при прохладной погоде, когда вязкий битум быстро остывает и плохо фиксирует геосетку, для подгрунтовки используют вязкий битум, разжиженный 8-12 % керосина. Разжижитель может негативно влиять на прочность геосинтетического материала. Поэтому в конкретном случае необходима проверка возможности использования данного вида разжижителя для уменьшения вязкости битума, контактирующего с конкретным видом геосинтетического материала.

При использовании разжиженного битума геосетку лучше укладывать до испарения разжижителя, а асфальтобетонную смесь – после испарения.

При пониженной температуре воздуха, необходимости укладки покрытия на влажное основание, использовании геокомпозитов с геотекстильным материалом, не обработанным вяжущим, предпочтительно применение быстрораспадающихся битумных или полимер-битумных эмульсий (классов ЭБК-1, ЭБПК-1, ЭБК-2 и др.). В прохладное время (ниже плюс 15 оС) эмульсию подогревают до 50-60 оС. Время розлива уточняют по периоду распада эмульсии.

Положительной особенностью применения битумных эмульсий является более равномерное распределение вяжущего и возможность исправить огрехи, которые могут быть допущены при укладке геосинтетического материала, до распада эмульсии. В тоже время, необходимость ожидания распада эмульсии задерживает начало технологических операций по распределению и уплотнению асфальтобетонной смеси.

зII) Следует обратить особое внимание на равномерность розлива и норму расхода вяжущего. Недостаточное количество вяжущего в целом или в отдельных зонах может привести к ослаблению фиксации ГМ на нижнем слое, что приведёт к сдвигам геосетки при укладке асфальтобетона.

Общий вид уложенной на основание геосетки рисунок 2.

Избыточное количество вяжущего затрудняет технологию производства работ и может привести к прилипанию ГМ к колёсам и повреждению армирующего материала при заезде на него автосамосвалов.

Норму расхода вяжущего назначают в зависимости от состояния основания (существующий или свежеуложенный слой), вида и свойств используемого ГМ и самого вяжущего, а также учитывая рекомендации производителя геосетки. Повышенная норма розлива вяжущего (битума 0,9-1,2 л/м2, эмульсии 1,1-1,5 л/м2) осуществляется:

- при укладке армирующего материала на существующее покрытие со значительным количеством мелких дефектов, не устранённых на предыдущем этапе работ (мелкие трещины и т.п.);

- при значительной шероховатости существующего покрытия;

- при использовании геосетки или геокомпозита, не обработанных вяжущим в процессе их изготовления.

Рисунок 2 – Пример укладки геосетки на основание

В остальных случаях норма розлива вяжущего обычно составляет 0,7-1,0 л/м2. В местах, где возможно возникновение повышенных сдвигающих усилий от транспортных средств (крутые уклоны, места торможения), норма расхода вяжущего должна быть снижена, но не менее чем до 0,7 л/м2.

Учитывая сложность точного назначения нормы расхода вяжущего, целесообразно выполнять её корректировку по косвенным внешним признакам в зависимости от интенсивности окраски следа, остающегося на поверхности ГМ после его укладки и прохода автомобиля. При правильном назначении нормы расхода колея имеет интенсивный чёрный цвет, при избытке битума на ней появляются отблески, и отмечается налипание полотна на колёса, при недостатке - колея слабо проявляется либо приобретает бурый оттенок.

Розлив битума (эмульсии) производится автогудронатором с хорошо отрегулированными и прочищенными соплами в один или два приёма (до и после укладки геосетки). Чаще производят подгрунтовку и укладку одной полосы покрытия. Ширина розлива при этом должна быть на 10-15 см больше ширины этой полосы. При укладке покрытия на всю ширину основание полностью подгрунтовывают.

Количество розливов вяжущего зависит от вида и геометрических параметров используемой геосетки или геокомпозита.

Общий принцип назначения количества розливов вяжущего при подгрунтовке состоит в следующем: если площадь, занимаемая прозорами между рёбрами геосетки (открытая площадь ячейки), составляет более 70-75 %, а площадь, занимаемая поперечными и продольными рёбрами, составляет менее 25-30 % от общей площади полотна геосетки, то розлив вяжущего можно выполнять за один приём. В противном случае рекомендуется выполнять розлив в два приёма: первый – 70 %, второй – 30 % от полной нормы розлива до и после раскладки армирующего материала. При использовании геосетки или геокомпозита, не обработанных вяжущим в процессе их изготовления, рекомендуется выполнять розлив вяжущего в два приёма.

При отступлении от рекомендуемых правил и розливе вяжущего всегда в один приём основная часть площади клеящего материала может перекрываться рёбрами геосетки или нетканым геотекстилем, что существенно ослабляет связь между слоями асфальтобетона и не позволяет реализовать преимущества армированного покрытия в полной мере.

зIII) Перед укладкой рулоны геосетки в упаковке складируют на обочине таким образом, чтобы исключить ручное перемещение рулонов на значительное расстояние, т.е. с учётом длины сетки в рулоне. При необходимости рулоны геосетки могут быть разрезаны перед укладкой до требуемой ширины нарезчиком швов или другим механизированным инструментом.

Укладку армирующей прослойки производят непосредственно после розлива вяжущего. Укладку геосетки ведут в продольном направлении ровно, без перекосов звеном рабочих из трех-четырёх человек (рисунок 3).

Рисунок 3 – Укладка геосетки вручную

Рулон укладывают на подгрунтовонное основание, точно ориентируют по краю основания и разматывают сетку на 10-15 м, проверяя правильность направления укладки.

При значительном темпе работ (более 3000 м2/см.) численность бригады увеличивают, либо используют специальный навесной механизм (рисунок 4).

Число одновременно раскатываемых рулонов зависит от их ширины и ширины основания. Например, при ширине основания 8 м и ширине рулона 4 м сетку укладывают с отступом от краёв на 7-8 см для соблюдения перекрытия полос геосетки посередине покрытия на 14-16 см. При необходимости одновременного раскатывания 2-3 рулонов работы ведут с опережением крайнего (внешнего) рулона, который исполняет роль шаблона и ориентира для других, соседних рулонов. Рекомендуемая ширина перекрытия продольных сопряжений рулонов 10-15 см, поперечных сопряжений рулонов – 20-25 см (при использовании геокомпозита перекрытие соседних полос можно не производить).

При укладке рулонных ГМ на кривых малого радиуса приходится разрезать армирующий материал поперек полос один или несколько раз (рисунок 5 А). Длина каждой полосы L зависит от радиуса кривой R и величины допустимого расстояния между краем геосетки и покрытия (обычно составляет до 0,3 м). При известной величине R длину полосы ориентировочно можно определить по формуле .

Рисунок 4 – Навесные механизмы для раскладки армирующих материалов

При укладке полос ГМ над извилистыми трещинами рекомендуемая ширина полосы составляет 1,5 м, фактическая ширина определяется очертаниями и извилистостью трещин (рисунок 5 Б). При этом исходят из требований о минимальной длине «заделки» геосетки, равной 70 см в каждую сторону от трещины, и минимальном перекрытии полос, равном 25 см. Более эффективны сплошные полосы по всей длине, но при большой извилистости трещин полосы можно разрезать и укладывать с перекрытием.

При комбинированном армировании сплошным полотном и полосами последние должны укладываться и приклеиваться к основанию под сплошное полотно ГМ (рисунок 5 В).

Начало и окончание каждого следующего рулона ГМ, укладываемого по ширине покрытия, необходимо смещать в продольном направлении на 2-3 м (см. рисунок 5 А и В).

При использовании для армирования покрытия геокомпозита дополнительная фиксация ГМ к основанию, как правило, не требуется.

зIV) Протяжённость участка, на котором укладывается армирующий материал, зависит от условий производства работ. При этом исходят из следующих требований: не допускать движения по ГМ транзитного транспорта; не допускать разворота автосамосвалов, подвозящих смесь, на участке, где уложен ГМ; осуществлять медленное равномерное движение гружёных автосамосвалов к асфальтоукладчику задним ходом по одной колее.

Рисунок 5 – Схемы укладки и крепления полотен и полос геосетки на основании: А – при армировании сплошным полотном на кривых малого радиуса; Б – при армировании полосами над трещинами; В – при комбинированном армировании полосами и сплошным полотном; 1 – продольные и поперечные трещины; 2 – полосы геосетки; 3 – дополнительная фиксация полос к основанию; 4 – полотна геосетки, укладываемые поверх полос

Если после движения нескольких автосамосвалов наблюдается прилипание ГМ к колёсам, то следует скорректировать норму розлива вяжущего или вручную выполнять подсыпку на колею асфальтобетонной смеси из бункера асфальтоукладчика.

зV) Значительное снижение качества армированного асфальтобетонного покрытия может произойти в результате гранулометрической и температурной сегрегации (неоднородности) асфальтобетонной смеси.

Из-за гранулометрической сегрегации на отдельных участках уложенного слоя асфальтобетонной смеси оказывается избыточное количество крупных фракций каменного материала, что может привести к повреждению армирующего материала на этих участках при уплотнении слоя и снижению эффективности армирования.

Для уменьшения гранулометрической сегрегации смеси загрузку кузова следует производить в определённой последовательности (рисунок 6).

Рисунок 6 – Варианты загрузки кузова: А – за один приём,

приводящий к сильной сегрегации смеси; Б – рекомендуемый, в три приёма

Для транспортировки асфальтобетонной смеси от асфальтобетонного завода к асфальтоукладчику следует использовать грузовые автомобили-самосвалы большой грузоподъёмности имеющие:

- конструкцию кузова, подогреваемого отходящими газами, и тентом для укрытия перевозимой смеси;

- подъёмное устройство, обеспечивающее постепенное увеличение угла наклона кузова с фиксацией его положения в нескольких местах;

- высокую скорость движения и конструкцию подвески, которая создавала бы минимальную вибрацию при движении.

Следует отметить, что выгрузка асфальтобетонной смеси напрямую из кузова автосамосвала большой грузоподъёмности приводит к осадке асфальтоукладчика, в результате которой может уменьшаться толщина укладываемого слоя. По мере выработки смеси и снижения нагрузки на механизм толщина слоя может увеличиваться. Увеличение толщины слоя покрытия всего на 2-3 см требует увеличения контактного давления катка на 20-30 %, что трудно реализовать на практике. В конечном итоге нарушается ровность полосы укладки и, как следствие, снижается качество уплотнения и эффективность армирования покрытия.

Величина температурной сегрегации смеси сразу после её распределения укладчиком по площади покрытия может достигать 30-40 градусов. Столь существенная температурная неоднородность предопределяет значительную неоднородность прочности, деформативности и удобоуплотняемости смеси.

Для обеспечения равномерного непрерывного поступления смеси к укладчику без прямого контакта с ним, устранения гранулометрической и температурной неоднородности смеси следует использовать конвейер - перегружатель. Использование этой машины в технологическом процессе значительно уменьшает вероятность пробуксовывания гусениц (колёс) асфальтоукладчика, сдвига и повреждения армирующего материала.

зVI) Общее время охлаждения различных слоёв смеси от 160-140°С до 65-60°С при определённых погодных условиях составляет от 25 до 100 мин. В рамках этого времени необходимо выполнить весь объём работ по уплотнению. За период уплотнения прочность на сдвиг смеси возрастает примерно в 4 раза, а модуль деформации – в 15 раз. Поэтому подобрать рациональный состав звена можно только опытным путём, в процессе пробного уплотнения, ориентируясь на имеющиеся рекомендации.

Окончательное решение о выборе режима уплотнения, не повреждающего геосетку, может быть принято в каждом конкретном случае только в процессе пробной укладки и уплотнения слоя. Для этого образцы в виде полос геосетки (не менее 5 образцов) должны быть извлечены (вырезаны) из покрытия, сразу после пробного уплотнения, до остывания слоя и переданы для испытания в лабораторию.

В общем случае, в процессе уплотнения слоя катки должны двигаться по укатываемой полосе от ее краев к оси дороги, а затем от оси к краям, перекрывая каждый след на 20-30 см. При устройстве сопряженных полос вальцы катка при уплотнении первой полосы должны находиться от кромки сопряжения на расстоянии не менее 10 см. При уплотнении второй полосы первые проходы необходимо выполнять по продольному сопряжению с ранее уложенной полосой. При наезде на свежеуложенную полосу катки должны двигаться ведущими вальцами вперед, что исключает образование волны перед вальцом.

Если при испытании установлено, что степень повреждения рёбер геосетки превышает допустимый предел (см. таблицу 1), следует менять режим уплотнения или армирующий материал.

Повреждаемость геокомпозитов при уплотнении асфальтобетонного слоя значительно меньше, чем геосеток без нетканого геотекстильного полотна.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПРИ АРМИРОВАНИИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ