Ровность покрытия автомобильной дороги – один из основных факторов безопасности движения. Но в процессе эксплуатации неизбежно появляется колея, препятствующая безопасному движению. В чем причина ее образования, как избежать ее появления, можно ли управлять процессом колееобразования и не допускать его – об этом и многом другом мы поговорили с крупнейшим профессионалом в данной области, профессором Ростовского государственного строительного университета, председателем совета директоров ООО «Автодор-Инжиниринг» Сергеем Константиновичем Илиополовым.

– Сергей Константинович, в чем причина образования колеи на автомобильной дороге?

– Главная причина колейности объясняется процессами накопления остаточных деформаций в элементах дорожной конструкции, то есть в каждом слое дорожной одежды и в верхнем дорожном слое полотна. Это так называемая пластическая колея. Второй и основной причиной является износ верхнего слоя покрытия в результате совместного воздействия износа и преждевременного ненормированного разрушения слоя асфальтобетона под влиянием внешних факторов, к которым относятся наряду с воздействием колес осадки, перепады температур и солнечная радиация. Эта колея разрушения и износа образуется только в верхнем, замыкающем слое дорожной одежды. И хорошо, что в выпущенные в прошлом году отраслевые нормативные документы в ОДН, регламентирующие срок восстановления или замены верхних слоев покрытия, равно как и в ГОСТ, который готовится, внесено понятие слоя износа. Поэтому корректнее сказать, что второй вид колеи образуется при преждевременном разрушении и износе слоя дорожной одежды, то есть верхнего слоя. В реальных условиях эксплуатации автомобильной дороги оба эти фактора действуют еще и совместно и в существенной степени влияют на безопасность движения. Но их необходимо разделять не только для того, чтобы понимать причины образования колейности, но и для того, чтобы знать, как с этой колейностью бороться.

– Можно ли уйти от пластической колеи вообще и решить этот вопрос нормативно?

– Уйти от пластической колеи совсем невозможно. Даже если учесть все действующие факторы, мы не сможем изменить существующую природу материала. Например, любой асфальтобетон по своей сути является упруго-вязким пластичным материалом, который имеет все основные проявления, свойственные этой категории материала: и усталость восприятия нагрузки, и перераспределение основного каркасного материала – щебня, который находится в составе асфальтобетона, поскольку основным элементом асфальтобетона является дисперсная структура асфальтовяжущая, придающая ему свойства упруго-вязкопластического тела. Это не упругое тело, он будет накапливать остаточные деформации по мере нагрузки. Разница состоит лишь в том, что упруго-пластические свойства и свойства накопления остаточной деформации асфальтобетона находятся в некоторой зависимости от температуры.

Хочу отметить абсолютное игнорирование физической природы асфальтобетона при расчете нежестких дорожных одежд, где каждое тело, берущееся в расчет, принимается как обладающее упругими свойствами, которое по своей сути таковым не является. Это исключает также остаточную деформацию после нагрузки. Как известно, при приложении нагрузки тело деформируется, а при снятии ее оно должно восстановиться до прежних размеров. Вот асфальтобетон при циклическом воздействии нагрузки, являясь упруго-вязкопластичным телом, не может восстанавливаться до тех же параметров, он восстановится, но чуть меньше. Эта разница и называется остаточной деформацией.

– Можно ли управлять процессом колееобразования на наших дорогах?

– При существующей нормативной базе нельзя. Асфальтобетоны, как и иные материалы, присутствующие в нежесткой дорожной одежде, как уже сказали, принимаются как жесткие, не являясь таковыми по сути.

– Есть ли выход в такой ситуации?

– Необходимо совершенствовать нормы проектирования нежестких дорожных одежд, вводя в расчет два дополнительных управляемых критерия: накопление расчета нежестких дорожных одежд на накопление остаточной деформации и образование усталостных трещин. Асфальтобетон в существующей нормативной базе рассматривается как материал, который может выдержать любое число нагрузки за расчетный период, закладывающийся в нормативах. Еще недавно, в зависимости от дорожно-климатической зоны и категории дороги, данный период был 18 лет, сегодня – 24 года. Это те межремонтные сроки, в течение которых предполагается, что абсолютно упругое тело, которым является асфальтобетон, должно работать без нарушения своей сплошности, точнее без образования усталостных трещин. Это миф, который любому понятен. Если даже сталь, гораздо более твердое тело, имеет усталость, при наступлении которой происходит разрыв металла, то что говорить про асфальтобетон. В современной нормативной базе нет разницы, для какой дороги мы проектируем: с интенсивностью движения более 110 тысяч автомобилей в сутки или 20 тысяч автомобилей в сутки. Понятно, что эффективность асфальтобетона в разных условиях будет различна. Срок службы дорожной одежды определяется категорией дороги и закладывающимися в расчет существующими нагрузками, но нигде не предъявляются требования к сопротивлению усталостного разрушения асфальтобетона, исходя из чего не рассчитывается срок службы либо при заданном сроке службы дорожной одежды не определяется и не рассчитывается период эксплуатации, после которого возникают усталостные разрушения, чтобы планировать ремонтные мероприятия. Вот именно с этой целью необходимо разрабатывать один из тех двух критериев, которые я назвал выше.

Если образование колейности – это очевидный факт, то трещины – тот коварный фактор, который не всегда бросается в глаза, но его влияние и необходимость учета при расчете иногда более значимы.

Первая причина. Асфальтобетон закладывается в расчет дорожной одежды с некими заданными физико-механическими свойствами, в первую очередь это модуль его упругости. И мы даже в обиходе всегда называем прочность некоего конструктивного элемента, состоящего из асфальтобетона, модулем упругости асфальтобетона. И в этом кроется еще один корень зла. Для дорожной одежды крайне важны параметры и прочность не материала, а слоя. Таким образом, на эксплуатационные характеристики даже нежесткой дорожной одежды первостепенное влияние оказывает модуль упругости слоя из асфальтобетонной смеси или асфальтобетона. Как только в этом слое образуются усталостные трещины, происходит нарушение сплошности. И при том же самом модуле упругости как материала получаем резкое снижение прочности, поскольку при разбивании на блоки принципиально меняется система распределения нагрузки, и все нижние слои будут испытывать гораздо большую нагрузку в зонах трещин. Казалось бы, элементарные вещи, но о них сегодня никто не говорит, они являются бичом наших автомобильных дорог.

Вторая причина. Получая усталостные трещины, мы получаем ненормативное состояние нежесткой дорожной одежды. В этих условиях расчетные схемы, заложенные в нормативах, уже не работают, а дорожная одежда должна работать дальше.

Для высоконагруженных автомагистралей с интенсивностью движения свыше 100 тысяч автомобилей четырьмя полосами, то есть дорог первой категории, а зачастую и второй категории, пакет асфальтобетонных слоев должен состоять, как правило, из трех слоев. И эти три слоя суммарно должны быть не меньше определенной толщины – 28 см. Кстати, в нормативной базе Российской Федерации не существует критерия, который бы определял рекомендуемую толщину асфальтобетонных слоев и от чего она зависит. Сегодня вы не найдете нигде ни одного поясняющего материала, который мог бы указать на факторы, позволяющие определить минимальную толщину пакета асфальтобетонных слоев. Мы приближаемся к разработке этого нормативного документа, который позволит ответить на вопрос, почему пакет асфальтобетонных слоев не может быть меньше определенной величины. Определяется эта величина составом и интенсивностью движения и необходимостью поглощения данным пакетом высокочастотной части динамического спектра воздействия автомобиля. Этот критерий, на мой взгляд, очень важен. Самую высокочастотную энергоемкую часть спектра динамического воздействия автомобилей должен поглотить асфальтобетон, так как он, обладая определенной сплошностью, содержит в себе асфальтовое вяжущее, ту дисперсную часть, в которой как в вязком веществе поглощаются эти частоты воздействия автомобиля. Что такое частота? Это некое воздействие, определяемое длиной волны. Мы должны поглотить ту часть спектра динамического, длины волн которого сопоставимы с толщиной пакета асфальтобетонных слоев. С уменьшением этой толщины существенная часть спектра опускается ниже, в те слои, которые данному энергетическому воздействию при длинных частотах сопротивляться не способны. А если еще дальше находится щебень, это будет означать существеннейшее превышение истирания материала и превращение его в каменную муку в течение 5–7 лет при сроке службы дорожной одежды 24 года. На эту тему тоже нет никаких рекомендаций, никаких критериев.

– Почему усталостные разрушения опаснее пластических?

– Учет усталостных разрушений и недопущение появления их очень важны. Усталостные трещины образуются на нижней грани последнего сверху слоя асфальтобетона в пакете асфальтобетонных слоев, поскольку именно эта грань испытывает максимальное растяжение. Следовательно, мы можем получить усталостные трещины на нижней грани последнего, третьего слоя. Процесс прорастания трещины вверх очень быстр. В течение полугода получим проросшую трещину, причем с каждым последующим слоем скорость ее образования будет выше, потому что все меньший массив асфальтобетона будет сопротивляться растягивающему напряжению, тем более концентратором напряжения всегда служили края. Таким образом, на поверхности покрытия появляются трещины, причем они могут быть и строго поперечные, и под углом, и продольные, и сетки трещин. Проблема даже не в том, что это создает дискомфорт при движении, при образовании сетки трещин быстро достигается фрагментация асфальтобетона верхнего слоя покрытия, в образующуюся трещину будет проникать влага, а в том, что нарушается сплошность пакета асфальтобетонных слоев, которые при этом кардинально меняют свою распределяющую способность на нижние слои. И нижние слои основания начинают испытывать те напряжения, на которые они по своей физике не рассчитаны. В результате мы резко снижаем ресурс нижележащих слоев, рабочий ресурс которых существенно превышает и 20, и 30 лет. Мы этот ресурс просто уничтожаем. Поэтому усталостные разрушения с точки зрения долговечности нежестких дорожных одежд имеют принципиальное значение.

Выход из этого положения очень простой. Нельзя говорить о неких вещах и явлениях до той поры, пока ты не управляешь ими. Ни колееобразование, ни усталостные разрушения сегодня в Российской Федерации нигде нормативно не определены и никто не управляетданным процессом, потому что управлять им можно только тогда, когда ты умеешь его рассчитывать, знаешь законы его образования.

Таким образом, надо срочно разрабатывать два новых критерия. Первый – это расчет нежестких дорожных одежд на их эксплуатационную долговечность, или надежность, что позволило бы рассчитывать накопления остаточных деформаций в виде образования поперечной неровности или пластической колейности в течение расчетного срока службы нежесткой дорожной одежды. Второй критерий – должен быть расчет нежестких дорожных одежд на накопление усталостных разрушений. До той поры, пока на стадии проектирования мы не будем получать два графика накопления остаточной деформации усталостных разрушений по годам жизненного цикла, не будем не только управлять данными процессами, но не сможем даже осмысленно констатировать сам факт существования этих проблем.

– Есть ли способ решения данных проблем? В каком направлении нужно двигаться?

– Государственная компания «Автодор» на протяжении последних пяти лет неоднократно заявляла на всех уровнях о том, что такие критерии необходимы. И более того, основные сложности при разработке данных критериев заключаются даже не в том, что мы должны признать несовершенство методов расчета дорожных одежд. Нам нужны новые критерии на уровень эксплуатационного состояния автомобильных дорог в процессе эксплуатации нежестких дорожных одежд. Самая большая проблема, которую предлагала взять на себя Государственная компания, это те методики, те знания, научные школы, которые могут реализовать и решить ее. Это методики расчета, разработка критериев, на основе которых методики будут работать. У нас существуют сегодня научные школы, которые не только в состоянии решить этот вопрос, но уже работают для Государственной компании «Автодор» по разрешению данных проблем. И я очень надеюсь, что к концу 2018 года эти критерии будут представлены для апробирования. Это позволит нам управлять теми процессами, о которых мы говорим, потому что сегодня даже у технической элиты дорожной отрасли нет четкого понимания того, что все проблемы с верхними слоями покрытия, включая повышенные межремонтные сроки, невозможно решить только верхним слоем износа. Есть интегральный совокупный показатель здоровья всей дорожной конструкции.

Свой взнос в образование пластической колеи или неровности вносит каждый элемент дорожной конструкции, включая земляное полотно. Ровность верхнего слоя нежесткой дорожной одежды должна начинаться с ровности верхних слоев земляного полотна, нижних подстилающих слоев, нижних асфальтобетонных слоев пакета, а ровность верхнего, замыкающего слоя является их интегральным, суммирующим показателем. Итак, все проблемы, с которыми сталкиваются водители на наших дорогах, это усталостные разрушения, колейность, возникающая в результате разрушения верхнего слоя, потому что все эти параметры не имеют не только критерии, но даже внутреннего понимания необходимости их учета.

– Какие факторы основные при определении долговечности дорожных одежд?

– Речь идет о накоплении. Если мы говорим о колейности, то вспомним, что вклад в нее вносят два фактора: накопление остаточной деформации в каждом элементе дорожной конструкции плюс разрушающее и истирающее воздействие колес автомобиля, для которых прежде всего важна структура верхнего замыкающего слоя. Для того чтобы управлять этими процессами, как я уже отметил, нужно создавать методики, которые учитывают накопление и образование остаточной пластической деформации в нежесткой дорожной одежде. Первостепенное значение для каждого элемента одежды имеют и влажность, и температура. Влажность, например, для грунта земляного полотна или песчано-гравийной смеси важна, потому что прочность земляного полотна прямо пропорциональна его плотности, а плотность обратно пропорциональна влажности. Влажность обязательно будет учитываться в этих критериях. Так и для асфальтобетона: при 20 °С он работает совершенно иным образом, нежели при 60 °С. Все эти факторы должны участвовать в методике расчета нежестких дорожных одежд на накопление остаточных деформаций. Равно как и усталость находится в существенной зависимости от влажности грунта земляного полотна, поскольку при переувлажнении несущая способность вообще теряется и асфальтобетон будет работать в существенно более жестких условиях, поскольку опереться ему практически не на что. Поэтому все эти факторы являются основными при определении долговечности дорожных одежд.

ЧЕМ ИЗНАШИВАЮТ?

К сожалению, в России серьезные исследования преждевременного износа и нарушения структуры дорожного покрытия не проводятся. Поэтому воспользуемся опытом специалистов американского штата Вашингтон (не путать с одноименной столицей). Это самый северо-восточный штат США, зима снежная, хотя и не очень морозная. Шипованные шины там тоже используют, хотя и реже (американцы предпочитают всесезонку). Несмотря на это, состояние дорог идеальным не назовешь.

Для исследования происхождения колеи американцы, в свою очередь, обратились к северным соседям. В Национальном институте оптики Квебека разработали лазерную систему измерения колеи LRMS (Laser Rut Measurement System). Приборы, закрепленные на выносных кронштейнах в задней части автомобиля, считывали текстуру дорожного покрытия через каждые 3 миллиметра. Одновременно за полотном следили видеокамеры. Компьютерные системы анализировали ширину, глубину и форму колеи.

Подобному контролю подвергли все основные магистрали штата. Основной сложностью было отличить те повреждения, которые вызвали шипы, от износа грузовым транспортом и обычными (нешипованными) легковыми колесами. Как оказалось, колея, вызванная каждым из этих факторов, имеет свои особенности. От шипов, например, возникают две тонкие борозды, причем вне их пределов дорога абсолютно ровная. А от остальных шин, в том числе грузовых, колеи словно продавлены, по бокам обоих углублений имеются характерные возвышения. Асфальт не стирается, а деформируется и расползается в зоны пониженной нагрузки.

Таким образом удалось выделить износ именно от шипованных шин. Например, на трассе I-5 глубина колеи от них составила 7 миллиметров. Важное уточнение: покрытие было уложено 40 (!) лет назад, по этой дороге ежедневно проходит 194 тысячи машин. Для таких обстоятельств износ просто ничтожный!

ЧТО ИЗНАШИВАЮТ?

В России средний срок службы дороги 8 лет. Для строительства дорог в США до сих пор применяют бетон - смесь песка, гравия и цемента. У нас его не используют еще со времен СССР - в нефтедобывающей стране битум дешевле. Бетонное покрытие имеет характерную особенность: в среднем через каждые 10 метров дорогу пересекают поперечные швы, заполненные битумом. Это позволяет компенсировать податливость материала и снизить влияние перепадов температуры.

На смену бетону пришел асфальтобетон - однородный черный материал, имеющий в своем составе, помимо песка, щебень, минералы и вяжущий битум, благодаря которому дорога превращается в единое полотно. Кроме того, асфальтобетон обладает лучшими сцепными свойствами. В Америке, где отдают предпочтение просто бетону, для повышения безопасности в мокрую погоду на еще не застывший верхний слой наносят неглубокие риски, отводящие воду.

ПОЧЕМУ ИЗНАШИВАЮТ?

Каждое строительство требует строгого соблюдения технологии. С этой стороны асфальтобетон более уязвим. Точности требуется много: два слоя асфальтобетона толщиной 60–80 миллиметров укладывают на подстилающий слой из песка и щебня и выдерживают минимум по трое суток каждый. Один слой асфальтобетона годится только для самых тихих улиц, где за сутки проезжает менее 3000 машин. В российской столице таких попросту нет!

На практике получается по-другому. Водители ругают дорожников за сужения, администрация города - за сроки. Но мало кто понимает, чем спешка оборачивается в будущем. Довольные водители жмут на газ по едва остывшей дороге.

Положенными 72 часами просто пренебрегают. Равно как и двухслойной технологией. Зачем тратить вдвое больше времени и материалов? Особенно когда за перерасход и несоблюдение сроков можно серьезно схлопотать.

Даже срезание и замена верхнего поврежденного слоя не дает длительного эффекта. Потому что колеи - это деформация покрытия в целом, а не только удаляемых нескольких сантиметров. Пройдет год, и новая поверхность, как копирка, проявит дефекты старой. Поэтому в Европе такая схема не применяется. Если дорога нуждается в ремонте, ее закрывают целиком. Обходится дороже, но в результате выгоднее...

ШИП ИЛИ ПШИК?

Получается, что шипованные шины - отнюдь не главный источник возникновения колейности. Да, их вклад виден после тщательной компьютерной обработки, но он минимален на фоне воздействия холода, жары, ветра, тяжелых грузовиков и других транспортных средств. Гораздо большее значение имеет качественная работа инженеров и строителей. Если все сделано грамотно, то ровная и гладкая поверхность дороги будет радовать водителей десятилетиями.

Можно ли переделать наши плохие дороги в хорошие? Успех этой затеи сомнителен. Планировка улиц российских городов, а также отсутствие реальной альтернативы у большинства междугородных маршрутов приведут к тому, что при настоящем капитальном ремонте целые районы охватит транспортный паралич. Из двух зол - отсутствие дорог и плохие дороги - выбирают меньшее. Но шипы тут определенно ни при чем…

Колея на асфальте - это, как правило, результат несоблюдения технологии его укладки.

НЕМЕЦКИЙ ПОРЯДОК

Почти на всей территории Германии использование шипованных шин запрещено с 1975 года. Но главная причина запрета - увеличение тормозного пути на чистом асфальте! Немецкие зимы мягкие: снег если и выпадает, то ненадолго. Шипы разрешены только в 15-километровой зоне у границы с Австрией, в гористой Тюрингии и еще в нескольких местах, где зимой снег или лед на дорогах - норма. Знакомые нам колеи встречаются даже на автобанах, но, конечно, не в таком масштабе. Однако службы по контролю за дорогами ищут недостатки в своей работе. В отчете Немецкого дорожного союза (Deutscher Asphaltverband) указаны основные причины образования колеи:

Ошибки при проектировании дороги; неправильный подбор состава асфальтобетонной смеси (не соответствует температуре и влажности окружающей среды);

Недостаточная связь между слоями асфальта;

Недочеты окончательного контроля.

Спросим читателей

Отчего в асфальте появляются колеи?

9% - всему виной климат

10% - от избытка машин

81% - из-за нерадивости дорожников

Проблема образования колеи на дороге волнует подавляющие большинство автолюбителей, потому что образованная «колеистость» становится причиной аварий, причем с достаточно серьезными последствиями. Существует мнение, что основным виновником появления колеи выступают сами автомобилисты, которые «обувают» свои транспортные средства в шипованную резину. Но, действительно ли именно так обстоят дела?

Основные причины появления колеи

Колея от шипов образуется в виде небольшой узенькой полосы, а вот образованные более широкие полосы, скорей всего появляются от большого количества крупного транспорта и потока. И, скорее всего, именно по этой причине и появляется «колеистость» с возвышенностями и впадинами.

Из всего набирается один вывод, что главной причиной, по которой возникает проблема образования колеи на дороге, выступают скорее не должным образом проведенные дорожные работы, а также крайне низкое качество самого покрытия и материала. Если обратим внимание на техническую документацию покрытия, то найдем четкую формулировку, что полотно обязаны укладывать в два слоя. Причем временной период между ними должен составлять не менее трех суток. Но, как правило, на отечественных дорогах толком даже один слой не могут добросовестно положить. И редко он соответствует даже минимальным показателям, а по подсчетам специалистов, большинство дорог в России предназначены для использования с интенсивностью дорожного движения не больше 500 машин в сутки.

ПРИМЕЧАНИЕ
Кроме того, даже если и кладут асфальт по технологии, придерживаясь норм и порядка, то не дают даже застынуть ему и суток. Зачастую сразу открывают движение по еще не сформированному полотну, от чего и появляются перепады и колеи.

Есть и еще одна причина, которая скрывается в некачественном ремонте. Наверняка каждый замечал, что при ремонте участка дороги, где уже есть впадины, просто снимают верхний слой полотна, без дополнительной обработки и укрепления основы. То есть проблема остается, и её засыпают новым асфальтом. Безусловно, такой тип «ремонта» гораздо дешевле, но и толку от его проведения, как видим, мало.

ПРИМЕЧАНИЕ
Не достаточно снять старый слой покрытия, ведь при использовании деформируется не только верхнее полотно, но и вся «подушка». Поэтому нужно строить основание снова, чтобы избежать появления колеи. Интересный факт про строительство дорог в Европе, там уже достаточно долгое время «ямочные» и поверхностный ремонты запрещены.

Поэтому понятно, что низкий показатель качества самого материала, не должное выполнение должностных обязанностей и становится основополагающей причиной появления колеи. Большое значение играет роль самих рабочих и руководителей, ведь качество выполненная работа, позволит оставаться дороге гладкой долгие десятилетия. Но, все еще большой процент людей видит виновником проблемы шипы, даже ссылаясь на опыт своих коллег из Германии.

ПРИМЕЧАНИЕ
Действительно, в Германии с 1975 года введен запрет на использование любых шин с шипами, но это связано не с повреждением полотна, а с большим тормозным путем и инерцией таких автомобилей.

Возникает категорический вопрос, а реально ли полностью переделать отвратительные дороги в хорошие? Безусловно, опыт показывает, что все это реально, но нужно учитывать местную специфику. К примеру, высокая загруженность дорог, планировка улиц, при длительном ремонте образуют самый настоящий коллапс. Но, в тоже время поверхностный ремонт не даст никаких положительных результатов, дорога будет сиять только первый год, а может и гораздо меньше. Поэтому гораздо дешевле полностью перекрыть участок дороги и провести капитальный ремонт, чем ежегодно проводить ямочные работы.

ПРИМЕЧАНИЕ
Сегодня чиновники предпочитают выбирать меньший негатив – плохие дороги. Подытожив, хотелось бы снова напомнить, что никакой роли в разрушении и образовании колеи шипы не играют. Виной всему выступают не качественные работы и материал.

Методы, с помощью которых может быть устранена проблема образования колеи на дороге

Как уже выяснили, для качественного ремонта важно не только устранить саму колею, но и убрать основополагающую причину. Поэтому важно проводить не только поверхностный ремонт, но и тщательно провести ревизию «подушки». Выявить недостатки, определить уровень работы и провести соответствующие мероприятия.

В компаниях занимающихся прокладкой дорог, разделяют ремонт на два основных подвида:

Асфальтовый ремонт.
Бетонный ремонт.

В первом случае, процесс подразумевает применение двух технологий:

Ремонт производится с нарезкой дорожной карты, то есть такая работа позволяет полностью удалить разрушенное и поврежденное покрытие, с последующим анализом основания. Если «подушка» готова прослужить еще один сезон, тогда в места выреза заливается асфальтовая смесь. Зачастую используют холодный тип, потому что горячий асфальт на небольших отрезках достаточно сложно уплотнить.
Второй тип работ учитывает уже отсутствие вырезки карты, как таковой. Технология подразумевает заливку полотна литой смесью. Такая смесь даже не требует обязательного уплотнения.

Во втором случае также подразумевается использование двух технологий:

Таким же образом вырезается часть полотна, так называемая «карта», после чего укладывается арматура, в заранее нарезанные пазы. Перед установкой, арматуру, покрытие, основание тщательно обрабатывают и очищают. После этого только приступают к непосредственной заливке.
Ремонт без нарезки «карт» выполняется с помощью специальных шпатлевок. То есть, колея очищается, убирается мусор, пыль, убирается поверхностный слой, как правило, не более 0,2 мм. После чего обрабатывается специальными растворами и эмульсиями на основе цемента.

Профилактика образования колеи

В Европе, к примеру, основные причины появления колеи вызваны попаданием воды с последующим разрушением полотна. Безусловно, в нашей стране также есть участки дорог, которые построены в соответствии со всеми правилами. Поэтому разумно было бы проводить профилактику разрушения, сберегать слой, используя разнообразные технологии.

Проблема образования колеи на дороге может быть решена с помощью специальных эмульсий, которые заливаются в образованные поры и обеспечивают защиту от попадания влаги. К недостаткам такого метода можно отнести только необходимость периодически раз в два года восстанавливать защитный слой.

Кроме применения различных растворов и эмульсий используют еще, так называемый, слой износа. Это слой асфальтового полотна, состоящий из 1 см. асфальта и 1 см. щебня утопленного в полотно. Такое покрытие защищает дорогу от влаги, а также способствует улучшению сцепления с колесами. По своим техническим параметрам, такой тип позволяет сохранить первоначальный вид дороги, но при условии, что изначально работы по обустройству дорожного полотна проводились с учетом всех норм и правил.

Колея - это деформирование поперечного профиля проезжей части с образованием углублений и гребней выпора вдоль полос наката вследствие неравномерного износа и накопления пластических деформаций в покрытии, а также остаточных деформаций в слоях дорожной одежды и земляного полотна, происходящее при многократном воздействии колёс автомобилей.

Наиболее часто колея образуется на нежёстких 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:

внешние факторы - воздействия нагрузки, климатические факторы, особенно температура воздуха и солнечная радиация, а также условия увлажнения грунта земляного полотна;

внутренние факторы - физико-механические характеристики дорожной конструкции: сдвигоустойчивость, структурное состояние, прочность и степень уплотнения дорожной одежды и земляного полотна, тип грунта и его свойства.

Самым важным из всех факторов образования колей является воздействие тяжелых многоосных автомобилей. 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. Однако в случае когда материал какого-то слоя дорожной одежды плохо уплотнён или имеет низкую прочность и сдвигоустойчивость, остаточные деформации накапливаются в этом слое и проявляются на поверхности покрытия.

Характер и причины образования колей, а также динамика их развития могут существенно различаться по сезонам года (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Динамика развития составляющих общей глубины колеи по сезонам года

Прежде всего колея может образовываться за счёт доуплотнения слоёв дорожной одежды, если они не были достаточно уплотнены при строительстве. Колея по этой причине образуется в первый год эксплуатации. Опыт показывает, что доуплотнение дорожной одежды завершается после прохода 300 тыс. стандартных осей грузового автомобиля.

В программе НDМ-4 принято, что начальное недоуплотнение является причиной образования колей в 20 % случаев. Однако эта величина получена при условии, что земляное полотно не участвует в процессе образования колей. Если принимать во внимание участие земляного полотна, то доля недостаточного уплотнения слоёв дорожной одежды составит 5-10 % от общего числа причин образования колей.

Износ (истирание) покрытия под действием колёс автомобиля происходит при торможении и при движении в режиме тяги за счёт неизбежного проскальзывания шины в зоне контакта колеса с покрытием. Износ происходит примерно одинаково в течение года, если зимой не применяются шины с шипами. Учитывая это обстоятельство, можно считать, что в странах с короткой зимой доля колей по причине износа покрытия составляет около 5 %.

Пластические деформации покрытияявляются причиной 15-20 % случаев образования колеи на асфальтобетонных покрытиях, которые состоят в накоплении вертикальных остаточных деформаций вследствие повышения пластичности, т.е. снижения структурной вязкости асфальтобетона при высоких температурах, которое, в свою очередь, происходит из-за снижения вязкости битума или вязкого сопротивления битума сдвигу (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Колея, образующаяся в результате вязкопластического размягчения вяжущего:

1 - первоначальное положение щебёнки; 2 - положение щебёнки после смещения; 3 - щебёнка; 4 - плёнка вяжущего

Одновременно с вертикальными накапливаются и горизонтальные остаточные деформации, когда под действием сдвигающих напряжений происходит выдавливание частиц асфальтобетона в стороны. Эти деформации при многократных повторных приложениях нагрузки непрерывно возрастают, в результате чего по бокам колеи появляются гребни или валы.

Накопление пластических деформаций в асфальтобетонном покрытии происходит летом при температуре воздуха выше 25-30 О С, при которой температура покрытия повышается до 40-60 О С и выше. Расчётной принимают температуру асфальтобетона 40-50 О С и выше в зависимости от вязкости битума.

Глубина пластической колеи зависит от исходной вязкости битума, состава асфальтобетона, числа приложений нагрузки и её величины, толщины слоя асфальтобетона.

Структурное разрушение и остаточные деформации покрытия и слоёв основания. Под действием многократно прилагаемых нагрузок в слоях дорожной одежды могут сложиться такие условия, когда вертикальные или горизонтальные напряжения превысят местные предельно допустимые значения напряжений и начнется разрушение сплошности или структуры материала слоя с потерей прочности и сдвигоустойчивости. Следствием этого является ускоренное накопление остаточных деформаций и формирование колеи, которая появляется после критического для данной конструкции дорожной одежды числа приложений тяжёлой нагрузки.

Структурные разрушения покрытия происходят примерно одинаково в течение всего года, а в слоях основания они накапливаются больше всего весной, когда прочность дорожной одежды наименьшая. Глубина колеи за счет структурного разрушения зависит от прочности дорожной одежды, трещиностойкости, сдвигоустойчивости, срока службы покрытия, загруженности и т. д.

Из общего количества случаев образования колеи структурные разрушения отмечаются в 25-35 % случаев. В программе НDМ-4, где не учитывается роль земляного полотна, эта доля принята равной 50 %, т.е. это одна из наиболее важных причин образования колеи.

Остаточные деформации в грунтах земляного полотнаявляются причиной образования колеи в 20-30 % случаев. Проблеме накопления остаточных деформаций в земляном полотне, в том числе и неравномерных остаточных деформаций посвящено много работ . Установлен общий вид кривой накопления остаточных деформаций в земляном полотне в течение года, из которой следует, что наиболее активно оно происходит в весенний период. На кривой зависимости глубины и формы колеи от сопротивления грунта вдавливанию и сдвигу можно выделить фазу сжатия и уплотнения, фазу местных сдвигов и фазу выдавливания или выпучивания грунта в стороны.

Имеются математические модели расчёта величины равномерных и неравномерных остаточных деформаций в земляном полотне. Однако они нуждаются в дальнейшем совершенствовании и, в частности, в учёте восстановления части накопившихся деформаций, которое может произойти летом и зимой.

Таков общий характер образования колеи как сочетание всех возможных факторов.

Основной характеристикой колеи является её глубина. Общая глубина колеи может быть определена исходя из схемы, приведённой на рис. 5.16:

h К = h УК + h В, где (5.5)

h УК - величина углубления на поверхности дорожной одежды за счёт накопления остаточной деформации в слоях дорожной одежды и в земляном полотне, мм;

Средняя высота гребней выпора с левой и правой стороны, образующихся за счёт пластических деформаций в слое асфальтобетона и земляном полотне, мм.

Рис. 5.16. Основные параметры колеи:

1 - линия поверхности покрытия после строительства; 2 - то же, после образования колеи; 3 - измерительная рейка

Величина углубления в общем случае составляет

h УК = h g У + h И + h АБ + h О + h Г, где (5.6)

h g У - величина колеи за счёт доуплотнения дорожной одежды и грунта земляного полотна, мм;

h И - глубина колеи за счёт износа (истирания), мм;

h АБ - величина колеи за счёт пластических деформаций в слоях асфальтобетона, мм;

h О - глубина колеи за счёт структурных деформаций в слоях основания, мм;

h Г - глубина колеи за счёт накопления остаточных деформаций в земляном полотне, мм.

На начальном этапе исследований можно пренебречь учётом глубины колеи, образующейся за счёт износа (истирания), поскольку доля автомобилей, оснащённых шинами с шипами, в нашей стране невелика.

Также можно опустить учёт глубины колеи за счёт доуплотнения слоёв дорожной одежды для эксплуатируемых дорог, так как это явление, как правило, прекращается после года эксплуатации дороги.

Тогда общая глубины колеи будет определяться по формуле

h К = h АБ + h О + h Г + h В. (5.7)

В последние годы проблема борьбы с колеями стала одной из важнейших на дорогах России. Это объясняется тем, что в составе транспортного потока происходит увеличение доли тяжёлых 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. Особенно опасны колеи для движения в период дождей и таяния снега, когда в колеях образуется слой воды, в результате чего происходит снижение сцепных качеств покрытия, создаются предпосылки возникновения аквапланирования с потерей управляемости автомобиля. В период оттепелей и заморозков в колее образуется лёд, во время метелей и снегопадов откладывается и уплотняется снег, который трудно удалить снегоочистительными машинами.

Чтобы найти правильное решение по устранению колей в каждом конкретном случае, необходимо выполнить глубокий анализ причин их образования. Нет и не может быть одного решения, пригодного во всех случаях. Это должен быть широкий спектр конструктивных и технологических решений, позволяющих выбрать наиболее эффективное в каждом конкретном случае.

В процессе содержания и ремонта дорог устраняют главным образом колеи, образовавшиеся за счёт истирания покрытия, накопления пластических деформаций в слоях покрытия. Колея, образовавшаяся за счет накопления остаточных деформаций в слоях основания и в земляном полотне, как правило, устраняется при капитальном ремонте или реконструкции дорог.

Колейность на дорогах: ищем виновных и разбираемся в причинах.

Каждый владелец автомобильного транспорта при движении по автотрассам и шоссе нашей любимой Родины неоднократно сталкивался с таким неприятным явлением, как колейность на дорогах. Колея — это вид деформации асфальтобетонного покрытия в дорожном полотне. Колейность на дорогах является одной из наиболее распространенных проблем отечественных дорог, а также наиболее опасной, потому как нередко сопровождается дорожно-транспортным травматизмом. Конечно, все мы мечтаем об идеальном асфальтовом покрытии и не менее идеальной автомобильной подвеске и зачастую ругаем нерадивых строителей дорог. Давайте же поговорим о том, кто виновен в нынешнем качестве дорожного покрытия и каковы причины возникновения колейности на дорогах.

Колейность на дорогах: причины образования.

Как правило, колейность на дорогах возникает вследствие следующих причин:

1. Нарушение технологии устройства автомобильных дорог.

Влияние на прочность верхних слоев асфальтобетонного покрытия оказывает качество подготовленного под асфальт основания. Это , работы по подготовке песчано-щебеночного основания и прочие виды работ. Качественное уплотнение песчано-щебеночного и естественного основания, выдержка необходимых пропорций компонентов согласно нормативных документов, СНиП, ГОСТ, соблюдение технологии укладки асфальта — все это немаловажные аспекты хорошего результата.

Проектная документация по строительству автомобильных дорог должна разрабатываться с учетом климатических, ландшафтных и иных особенностей местности. Также, должны учитываться категории и пропускная способность дорог и пр.

Поэтому необходимо производить только с помощью организаций с высококвалифицированными сотрудниками, способными в полном объеме выполнить все этапы работ.

2. Низкое качество материалов, используемых для строительства дорог.

Важную роль в качестве асфальтобетонного покрытия играют материалы, примененные при строительстве дорожной одежды. Если материалы не соответствуют необходимым техническим параметрам, происходит ускоренная деформация дорожной одежды. На дорожном полотне могут наблюдаться выбоины, трещины, выкрашивания, пучины, просадки, колеи, а также обрушение обочин. Многие деформации устраняет . Ямочный ремонт способен существенно продлить жизнь асфальту при своевременном его проведении.

2. Разуплотнение конструкции дорожной одежды.

Разуплотнение конструкции дорожной одежды может наблюдаться в нескольких случаях:

Попадание осадков в дорожную одежду;
Производство близ конструкции дорожной одежды.

3. Неправильная эксплуатация дорог.

Зачастую дороги эксплуатируются ненадлежащим образом, на дорогах недопустимо:

Нарушение весового контроля. Перегруз грузовых автомобилей плачевно сказывается на асфальтобетонном покрытии дорог;
Нарушение сроков текущего ремонта. Попадание осадков через трещины и ямы приводит к разуплотнению конструкции дорожной одежды;
Нарушение условий . При некачественном обслуживании дорог в зимнее время, автомобили вынуждены ехать по «накатанному пути», вследствие чего увеличивается нагрузка на определенный участок дороги и появляется колея.

3. Климатические аспекты.

Сегодня все чаще можно встретить климатические аномалии, нетипичные для определенной местности погодные явления. Чрезмерная жара, либо, напротив, мороз, способны серьезно повлиять на дорогу. Осадки, либо их отсутствие, изменение ландшафта, грунтовые воды и многие другие аспекты природных явлений способны повлиять на качество дорожного полотна.

Колейность на дорогах: кто виноват?

Таким образом, можно сделать вывод о том, что виновных здесь может быть много. Это дорожно-строительные фирмы, поставщики материалов, обслуживающие организации, сами автолюбители, случайные катаклизмы и пр. Ведь важно не только качественно выполнить строительство дороги, но и сохранить результат работ.