Измерения параметров колеи в процессе диагностики выполняют в соответствии с Методикой измерений и оценки эксплуатационного состояния дорог по глубине колеи, утвержденной распоряжением Минтранса России 17.05.2002 № ОС-441-р.
Измерения производятся по правой внешней полосе наката в прямом и обратном направлении на участках, где при визуальном осмотре установлено наличие колеи.
Число створов измерений и расстояния между створами принимаются в зависимости от длины самостоятельного и измерительного участков. Самостоятельным считается участок, на котором по визуальной оценке параметры колеи примерно одинаковы. Протяженность такого участка может колебаться от 20 м до нескольких километров. Самостоятельный участок разбивается на измерительные участки длиной по 100 м каждый.
На каждом измерительном участке выделяют пять створов измерения на равном расстоянии один от другого (на стометровом участке через каждые 20 м), которым присваиваются номера от 1 до 5. При этом последний створ предыдущего измерительного участка становится первым створом последующего и имеет номер 5/1.
Рейку укладывают на выпоры внешней колеи, затем с точностью до 1 мм берут один отсчет в точке, соответствующей наибольшему углублению колеи в каждом створе, при помощи измерительного щупа, устанавливаемого вертикально. При отсутствии выпоров рейку укладывают на проезжую часть таким образом, чтобы перекрывалась измеряемая колея.
При наличии в створе измерения дефекта дорожного покрытия (выбоина, трещина и т.п.) створ измерения может быть перемещен вперед или назад на расстояние до 0,5 м для исключения влияния данного дефекта на считываемый параметр.
Измеряемая в каждом створе глубина колеи записывается в ведомость.
| Расчетная скорость движения, км/ч | Глубина колеи, мм | |
| допустимая | предельно допустимая | |
|
Более 120 |
||
| и менее | ||
Таблица 10.3
По каждому измерительному участку определяют расчетную глубину колеи. Для этого анализируют результаты измерений в пяти створах измерительного участка, отбрасывают самое большое значение, а следующее за ней значение глубины колеи в убывающем ряде принимают за расчетное на данном измерительном участке (hKH).
Расчетную глубину колеи для самостоятельного участка определяют как среднюю арифметическую всех значений расчетной глубины колеи на измерительных участках:
Оценку эксплуатационного состояния дорог по глубине колеи производят по каждому самостоятельному участку i путем сравнения средней расчетной глубины колеи h к.с. с допустимыми и предельно допустимыми значениями (табл. 10.3).
Участки дорог с глубиной колеи больше предельно допустимых значений относятся к опасным для движения автомобилей и требуют немедленного проведения работ по устранению колеи.
В этой статье рассказывается о том, что такое колейность и описаны причины возникновения колеи.
Методы ремонта колейности на дорогах. Как появление колейности отражается на движении автотранспорта.
Как предотвратить развитие колейности на дорогах.
Основные причины образования колеи:
Во многих городах при температуре свыше +30 на асфальтовые дороги не выпускают тяжелые грузовики.
Образование колейности на асфальтовых дорогах
Для качественного ремонта необходимо не только устранить колею, но и устранить причины ее появления
Ямочный ремонт бетонного покрытия без нарезки карт.
В 3/4 случаев образование колеи вызвано попаданием внутрь материала покрытия воды, и вызванных ей разрушений, поэтому необходимо защищать покрытие дороги. Это можно делать с помощью различных пропиток и эмульсий или с помощью заливки слоя износа.
Пропитки проникают вглубь материала покрытия, заполняют поры и обеспечивают хорошую адгезию эмульсии к покрытию. Такая обработка дает полную защиту от проникновения дождевой воды в поры покрытия и в десятки раз снижает пыльность. Единственный минус данного метода – раз в полтора-два года необходимо обрабатывать поверхность эмульсией, для возобновления защитного слоя.
Слой износа представляет собой слой литого асфальтобетона толщиной 0,5-2 см, с втопленным в него черным щебнем для увеличения сцепления с колесами автомобилей. Слой износа обеспечивает полную защиту от воды и полностью устраняет пыльность покрытия. Служит слой износа не менее пяти лет, и для ремонта изношенных участков достаточно двух рабочих и одной машины-ремонтера.
Своевременный ремонт и качественный уход за состоянием дорожного покрытия позволит продлить срок его службы на многие десятилетия.
4.7.1. Измерения параметров колеи в процессе диагностики выполняют в соответствии с ОДМ "Методика измерений и оценки эксплуатационного состояния дорог по глубине колеи" по упрощенному варианту с помощью 2-метровой рейки и измерительного щупа.
Измерения производят по правой внешней полосе наката в прямом и обратном направлении на участках, где при визуальном осмотре установлено наличие колеи.
4.7.2. Количество створов измерений и расстояния между створами принимают в зависимости от длины самостоятельного и измерительного участков. Самостоятельным считается участок, на котором по визуальной оценке параметры колеи примерно одинаковы. Протяженность такого участка может колебаться от 20 м до нескольких километров. Самостоятельный участок разбивается на измерительные участки длиной по 100 м каждый.
Если общая длина самостоятельного участка не равна целому количеству измерительных участков по 100 м каждый, выделяется дополнительный укороченный измерительный участок. Также назначается укороченный измерительный участок, если длина всего самостоятельного участка меньше 100 м.
4.7.3. На каждом измерительном участке выделяются 5 створов измерения на равном расстоянии один от другого (на 100-метровом участке через каждые 20 м), которым присваиваются номера от 1 до 5. При этом последний створ предыдущего измерительного участка становится первым створом последующего и имеет номер 5/1.
Укороченный измерительный участок также разбивается на 5 створов, расположенных на равном расстоянии один от другого.
4.7.4. Рейку укладывают на выпоры внешней колеи и берут один отсчет в точке, соответствующей наибольшему углублению колеи в каждом створе, при помощи измерительного щупа, устанавливаемого вертикально, с точностью до 1 мм; при отсутствии выпоров рейку укладывают на проезжую часть таким образом, чтобы перекрыть измеряемую колею.
Если в створе измерения имеется дефект покрытия (выбоина, трещина и т.п.) створ измерения может быть перемещен вперед или назад на расстояние до 0,5 м, чтобы исключить влияние данного дефекта на считываемый параметр.
4.7.5. Измеренная в каждом створе глубина колеи записывается в ведомость, форма которой с примером заполнения приведена в табл.4.9.
Таблица 4.9
Участок дороги ________________________Направление __________________________
Номер полосы
Положение начала участка _____________Положение конца участка_________________
Дата измерения
|
Номер самостоятельного участка |
Привязка к километражу и протяженность |
Длина измерительного участка ,м |
Глубина колеи по створам |
Расчетная глубина колеи , мм |
Средняя расчетная глубина колеи , мм |
|
|
номер створа |
глубина колеи , мм | |||||
|
от км 20+150 до км 20+380, м | ||||||
По каждому измерительному участку определяют расчетную глубину колеи. Для этого анализируют результаты измерений в 5 створах измерительного участка, отбрасывают самую большую величину, а следующую за ней величину глубины колеи в убывающем ряде принимают за расчетную на данном измерительном участке ().
4.7.6. Расчетную глубину колеи для самостоятельного участка определяют как среднеарифметическую из всех значений расчетной глубины колеи на измерительных участках:
4.7.7. Оценку эксплуатационного состояния дорог по глубине колеи производят по каждому самостоятельному участку путем сравнения средней расчетной глубины колеи с допустимыми и предельно допустимыми значениями (табл.4.10).
Таблица 4.10
Шкала оценки состояния дорог по параметрам колеи, измеренным по упрощенной методике
|
Расчетная скорость движения, км/ч |
Глубина колеи, мм |
|
|
допустимая |
предельно допустимая |
|
|
60 и меньше | ||
Участки дорог с глубиной колеи больше предельно допустимых значений относятся к опасным для движения автомобилей и требуют немедленного проведения работ по устранению колеи.
Работы по измерению параметров (глубины) колеи выполняют в теплый период года при отсутствии воды на поверхности дороги. Измерения могут выполняться как в составе общих работ по диагностике, так и самостоятельно.
Согласно ОДМД глубина колеи измеряется двумя способами:
Упрощенный способ измерения колеи осуществляют в такой последовательности:
До начала инструментальных измерений уточняют местоположение участков с колеей, намеченных в процессе предварительной оценки состояния дороги. Каждый из таких участков выделяют в самостоятельный и привязывают к километражу (начало и конец участка).
Самостоятельным считается такой участок, на котором параметры колеи примерно одинаковы. Протяженность такого участка может колебаться от 20 м до нескольких километров;
Самостоятельный участок разбивают на измерительные участки, длиной до 100 м (рис.10). На каждом измерительном участке выделяют 5 створов измерения на равном расстоянии один от другого (на 100-метровом измерительном участке через каждые 20 м), которым присваивают номера от 1 до 5. При этом последний створ предыдущего измерительного участка становится первым номером последнего створа и имеет номер 5/1.
Рис. 10. Схема самостоятельного и измерительного участков: L – длина самостоятельного участка, м; l – длина измерительного участка, м; a, a 1 – расстояние между створами измерения, м; 1, 2, 3, 4, 5/1 – номера створов измерения
Если общая длина самостоятельного участка не равна целому количеству измерительных участков по 100 м каждый, тогда выделяется дополнительный укороченный измерительный участок.
Измерения выполняют по внешней колее на всем протяжении оцениваемого участка, за исключением мест прерывания колеи.
Измерительное оборудование, применяемое при упрощенном способе измерений:
Рейка укороченная, длиной 2000±2 мм, на боковых гранях которой нанесена шкала, оцифрованная через 10 см;
Измерительный щуп, длиной 1000±2 мм, не считая держателя. Шкала щупа должна обеспечить измерения колеи глубиной до 30 см.
Последовательность измерения глубины колеи:
Укладывают рейку на выпоры внешней колеи (рис.11) а при отсутствии выпоров – на проезжую часть так, чтобы перекрыть измеряемую колею;
Устанавливают щуп вертикально и берут по нему один отсчет h к (с точностью до ±1 мм) в точке, соответствующей наибольшему углублению колеи в каждом створе.
Полученные измерением значения глубины колеи – расстояние по вертикали от дна колеи до опорной грани рейки (до гребня выпора) записывают в ведомость установленной формы (табл.9).
Если в створе измерения имеется дефект покрытия (выбоина, трещина и т.п.), створ измерения может быть перемещен вперед или назад на расстояние до 50 м, чтобы исключить влияние данного дефекта на считываемый параметр.
Рис. 11. Схема измерения глубины колеи, упрощенным методом
Таблица 9
Ведомость измерения глубины колеи по упрощенному способу
Участок дороги ________ Направление ___________
Номер полосы _________ Положение начала участка ______ Положение конца участка _____ Дата измерения _________
Обработка результатов измерения:
Анализируют результаты измерения в 5 створах измерительного участка, отбрасывают самую большую величину (в табл.8 значение 17 мм), а следующую за ней величину колеи в убывающем ряде принимают за расчетную на данном измерительном участке h к.и ;
Определяют расчетную глубину колеи h к.с для самостоятельного участка, как среднеарифметическую из всех значений расчетной глубины колеи на измерительных участках h к.и :
, (9)
где n – количество измерительных участков на данном самостоятельном участке
Оценку эксплуатационного состояния дорог по глубине колеи производят по каждому самостоятельному участку. С этой целью расчетные значения глубины колеи h кс сопоставляют с допустимыми и предельно допустимыми величинами, представленными в табл.10.
Участки дороги с глубиной колеи h кс больше предельно допустимой (h кс > h к пр ) относятся к опасным для движения автомобилей и требуют немедленного устранения колеи.
Таблица 10
Шкала оценки состояния дорог по параметрам колеи,
измеренной по упрощенной методике
Значения допустимой и предельно допустимой глубины колеи определены из условия обеспечения безопасности движения на мокром покрытии со скоростью ниже расчетной на 25% - для допустимой колеи и на 50 % - для предельно допустимой глубины колеи, а также с учетом влияния колеи на условия очистки покрытия от снежных отложений и борьбы с зимней скользкостью.
Следует заметить, что требования к допустимой глубине колеи в разных странах существенно различаются: в Германии она должна составлять в первые 2 года эксплуатации автострады не более 2 мм ; в Швейцарии состояние покрытия оценивается как «хорошее» при hк ≤ 4 мм – при скорости более 80 км/ч и как «критическое» - при глубине колеи h к = 16-25 мм для той же скорости движения. Следовательно, вопрос о допустимой глубине колеи и степени ее влияния на дорожные условия и безопасность дважения нуждаются в глубоком научном обосновании.
3.3.3. Оценка прочности дорожных одежд
Прочность (несущая способность) дорожных одежд – способность сопротивляться развитию остаточных деформаций и разрушений под воздействием напряжений, возникающих в конструкции от расчетной нагрузки и влияния природных и климатических факторов.
В процессе эксплуатации дороги, под воздействием транспортных средств, погодно-климатических и других факторов прочность конструкции снижается, особенно при неблагоприятных гидрогеологических условиях, большой интенсивности движения и больших осевых нагрузках. Снижение прочности
конструкции, как правило, объясняется накоплением необратимых деформаций в каждом из слоев дорожной одежды и земляном полотне.
Несущая способность (прочность) дорожной конструкции оценивается фактической величиной упругого (обратимого) прогиба l ф под расчетной нагрузкой или модулем упругости Е ф .
Полевые испытания дорожных одежд нагрузкой состоят из линейных на каждом характерном участке дороги и испытаниях на контрольных точках . Оба вида полевых испытаний дорожной одежды рекомендуется осуществлять в расчетный период года.
Расчетным, считается наиболее неблагоприятный по условиям увлажнения период года в течение которого прочность дорожных конструкций достигает минимальных значений. Для северных и центральных районов Р.Ф. расчетный период совпадает со временем весеннего оттаивания грунта земляного полотна; в южных его начало совпадает с периодом выпадания – осенне-зимне-весенних осадков.
Продолжительность расчетного периода Т р , суток в районах с сезонным промерзанием грунта земляного полотна (II – III ДКЗ ) определяют по формуле
(10)
где h 0 – глубина промерзания земляного полотна, см;
а – среднесуточная скорость оттаивания грунта, равная 1–3 см/сут.
Испытания нагрузкой начинают с измерений фактического прогиба дорожной одежды на контрольных точках. Местоположение (адрес) точек уточняют в процессе линейных испытаний (после статистической обработки результатов измерений).
При разработке требований к ровности покрытий исходят из допустимых амплитуд и ускорений колебаний автомобилей при расчетной скорости движения. Выделяют четыре критерия, по которым оценивают допустимость тех или иных колебаний автомобиля:
частей автомобиля;
Надежность и долговечность работы дорожной конструкции.
Установлено, что решающим является критерий обеспечения
удобства и комфортности для водителя и пассажиров.
Исследованиями Р.В. Ротенберга и другими учеными установлено, что при движении по неровной поверхности ощущение колебаний водителем начинается с момента, когда ускорения колебаний достигнут z = 0,5 м/с 2 . По мере возрастания скорости движения автомобиля и неровностей ездового профиля возникают беспокоящие колебания. Этому состоянию ориентировочно соответствуют ускорения z = 2,5...3 м/с 2 . При длительном действии z = 3...5 м/с 2 колебания переходят в неприятные и непереносимые. Единичные большие и длительные среднего значения колебания влияют на функциональное состояние водителя, снижают его работоспособность.
Существенное влияние на состояние человека оказывает и частота колебаний автомобиля. Установлено, что при колебании кузова автомобиля с частотой 0,7-4 Гц пассажиры испытывают неприятные ощущения, а при 5-20 Гц создается критическое состояние для человека.
Практическое значение имеют линейные вертикальные колебания кузова (покачивание), его угловые колебания в продольной плоскости автомобиля (галопирование), угловые колебания в поперечной плоскости (пошатывание), колебание осей (мостов) в вертикальной плоскости.
Частота возмущающей силы при периодическом воздействии неровностей дороги на колеса автомобиля
где v - скорость движения, км/ч;
S - длина неровности, м.
Связь между частотой возмущающей силы, размерами неровностей проезжей части и скоростью движения Р.В. Ротенберг рекомендует устанавливать по характеристике плавности хода автомобиля.
С учетом влияния ускорения и частоты колебаний автомобиля на функциональное состояние водителей разработаны нормативные требования к продольной ровности эксплуатируемых дорог с учетом интенсивности движения, категории дороги и типа покрытия для каждого метода и измерительного прибора.
В таблице 10.6 приведены требования к ровности при проведении измерений динамометрическим прицепом ПКРС-2У.
Таблица 10.6
Требования к ровности при проведении измерений динамометрическим прицепом ПКРС-2У
Окончание
Система оценки ровности дорожного покрытия по международному индексу ровности IRI приведена в табл. 10.7.
Таблица 10.7
Система оценки ровности дорожного покрытия по международному индексу ровности IRI
Поперечная ровность определяется наличием неровностей или отклонений фактической поверхности от проектной в поперечном сечении дороги.
К неровностям и отклонениям, формирующим характеристики продольной ровности, в поперечном направлении добавляется еще один специфический вид дефектов - келейность.
Колея - это особый вид деформирования дорожной конструкции (земляного полотна, дорожной одежды с покрытием), в результате которого на поверхности проезжей части образуются углубления вдоль дороги по полосам наката без гребней выпирания или с гребнями выпирания по одной или обеим сторонам этих углублений. Колея может охватывать как слой покрытия, так и все другие слои дорожной одежды и грунты активной зоны земляного полотна.
Колеи могут образоваться на всех видах покрытий и дорожных одежд, но интенсивность их образования и глубина колей различны.
По форме поперечного профиля проезжей части можно выделить колеи в виде углублений по полосам наката; углублений по полосам наката с одним гребнем или горбом выпирания; углублений по полосам наката с двумя и тремя гребнями выпирания; углублений по полосам наката с общим проседанием поверхности проезжей части и др. (рис. 10.15). Общая глубина колеи может колебаться в широких пределах 2-150 мм и более. При прочном земляном полотне и основании на асфальтобетонном покрытии колея может образоваться за счет ускоренного износа материала верхнего слоя покрытия по полосам наката и за счет накопления пластических деформаций в слоях асфальтобетона. В реальных условиях результат этих процессов колееобразования суммируется.
Рис. 10.15. Виды колеи: 1, 2 - углубления по полосам наката; 3, 4 - углубления с одним и двумя гребнями выпирания; 5 - углубления с общим проседанием поверхности проезжей части; 6 - ось дороги
Наиболее часто колея образуется на нежестких дорожных одеждах с покрытием из асфальтобетона и других битумоминеральных смесей, однако колея истирания может формироваться и на цементобетонных покрытиях.
Как и большинство других деформаций, колея образуется при неблагоприятном сочетании двух групп факторов:
Процесс образования колей начинается одновременно с открытием движения по дороге. Вначале он идет медленно, затрагивая только верхний слой покрытия, а затем распространяется на другие слои дорожной одежды и на земляное полотно.
Основной характеристикой колеи является ее глубина h K . Общая глубина колеи может быть определена исходя из схемы, приведенной на рис. 10.16.
Рис. 10.16. Основные параметры колеи: 1,2 - линия поверхности покрытия после строительства и после образования колеи соответственно; 3 - измерительная рейка
где 1г у к -
углубление на поверхности
дорожной одежды за счет накопления остаточной деформации в слоях дорожной одежды и в земляном полотне, мм;
Средняя высота гребней выпора (7г л - высота выпора с левой и /? п - правой сторон), образующихся за счет пластических деформаций в слое асфальтобетона и земляном полотне, мм.
Значение углубления в общем случае составляет:
где /г ду - глубина колеи за счет доуплотнения дорожной одежды и грунта земляного полотна, мм;
/? ц - глубина колеи за счет износа (истирания), мм;
/? а б - глубина колеи за счет пластических деформаций в слоях асфальтобетона, мм;
/? 0 - глубина колеи за счет структурных деформаций в слоях основания, мм;
h T - глубина колеи за счет накопления остаточных деформаций в земляном полотне, мм.
Для измерения геометрических параметров колес применяют большое число приспособлений, приборов и установок. Все они основаны на применении двух основных методов:
По первому методу измерительную рейку укладывают на поверхность гребней выпора колеи или на поверхность покрытия, если колея без гребней выпора, и от низа рейки измеряют просветы до дна колеи.
По второму методу рейку устанавливают в горизонтальное положение и от низа рейки определяют просветы (глубина колеи) относительно левого и правого края или гребня выпора колеи.
В последние годы проблема борьбы с колеями стала одной из важнейших задач на дорогах России.
Это объясняется тем, что в составе транспортного потока происходит увеличение доли тяжелых многоосных автомобилей, которые ускоряют процесс образования колей и доли легковых быстроходных автомобилей, для которых колеи представляют наибольшую опасность.
Глубокая колея затрудняет маневры автомобиля при обгоне, вызывает поперечное скольжение, боковые колебания и потерю устойчивости при выезде из колеи, что приводит к снижению скорости движения и повышению аварийности.
Исследования А.Н. Нарбута и Ю.В. Кузнецова показывают, что опасным является смена полос движения автомобилей с переездом колеи в момент наезда колеса автомобиля на боковые стенки и гребни выпоров колеи. Особенно опасен момент, когда при высокой скорости движения передние колеса переезжают гребни выпора и движутся по одним стенкам колеи, а задние - наезжают на другие стенки, имеющие противоположный поперечный уклон (рис. 10.17). При этом передняя и задняя оси автомобиля движутся под углами к вектору скорости поступательного движения, направленными в разные стороны, а продольная ось автомобиля смещается на некоторый угол относительно продольной оси полосы движения дороги .
Рис. 10.17. Движение автомобиля с переездом гребней выпоров колеи передними колесами: I, II - положение колес автомобиля перед переездом выпора колеи и после переезда выпора колеи соответственно; R - равнодействующие сил, действующих на колеса автомобиля до и после переезда через выпоры колеи; R x - направление горизонтальных сил, действующих на колесо автомобиля до и после переезда выпоров колеи; а 1; а 2 - углы наклона граней колеи
Наибольшее влияние на скорость и безопасность движения колеи оказывают в период дождей, снегопадов и метелей, когда в них скапливается вода или снег. Исходя из условий движения автомобилей, в этих случаях допустимая глубина колеи строго ограничивается.
