Щебёночные, гравийные, шлаковые покрытия сложны, трудоемки в постройке и недолговечны, обладают низким сопротивлением износу, плохой связностью во влажный период, пылят в сухую погоду, сложна организация их ремонта. Эти материалы целесообразны для устройства несущего слоя под покрытие с применением органических вяжущих. Более дешевым является гравий, доменные и топочные шлаки. Без обработки они пригодны для устройств основания, а при стадийном строительстве на первых этапах их можно использовать как покрытия, но обязательно с одиночной или двойной поверхностной обработкой. При устройстве щебеночных, гравийных и шлаковых оснований и покрытий обочины отсыпают из устойчивых грунтов на всю ширину. Не допускают россыпи и уплотнения материалов без создания надежного бокового упора.

Щебеночные основания и покрытия. Технологическая схема устройства щебеночных оснований и покрытий включает: вывозку щебня фракций 40—70 и 70—120 (150) мм для нижнего слоя, распределение его бульдозером (рис. 9.2) или самоходным распределителем, уплотнение (с одновременной поливкой водой) самоходными катками с гладкими вальцами, катками на пневматических шинах, виброкатками или виброплитами (см. рис. 9.3); вывозку щебня размером 40— 70 мм для верхнего слоя и его распределение; уплотнение с разметанием металлическими щетками; окончательное уплотнение с поливкой водой. Коэффициент уплотнения щебня принимают равным 1,25—1,30 при максимальной толщине слоя в плотном состоянии не более 18 см. Уплотнение каждого слоя щебня происходит за три периода.

По одному следу делают три- шесть проходов катка с перекрытием следа. Если после этого при проходе 5-тонного катка не происходит заметной на глаз осадки щебня, обжимка закончена. Норма россыпи щебня для расклинивания— 2 м3 на 100 м2 поверхности; если используется щебень сла- “ бых пород крупнее 70 мм, прибегают к поливке. Во второй период обеспечивается жесткость слоя за счет взаимозаклинивания щебня. Катком проходят 10—35 раз по одному следу в начале со скоростью 1,5—2,0 км/ч, в конце —с наивысшей скоростью для данного катка. Норма розлива воды— 15—25 л на 1 м2 поверхности. В третий период образуется плотная кора благодаря расклиниванию мягким щебнем. Норма щебня для этой цели—1,5 м3 на 100 м2 при норме розлива воды 10—12 л/м2. Количество проходов катка—10—15 по одному следу. Уплотнение контролируют по отсутствию подвижности щебня, прекращению волн перед катком, устойчивой работе двигателя при максимальной скорости уплотнения. Щебень, положенный на поверхность, не раздавливается вальцом катка. Визуальный контроль недостаточно точен и нередко субъективен. Имеются предложения по совершенствованию контроля, например применение прибора Я. А. Калужского.

Рис. 9.3. Уплотнение щебня виброуплотнителем:
1 — двигатель; 2 — рукоятка управления; 3 — вибратор; 4— плита

Нижний слой щебеночных оснований уплотняют за два первых периода.

Рис. 9.4. План потока по устройству двухслойного щебеночного основания: 1 — автомобиль-самосвал; 2 — самоходный укладчик щебня; 3 — каток самоходный с гладкими вальцами; 4, 6 — поливо-моечная машина; 5 — навесной распределитель мелкого щебня; 7 – вагончик для жилья; 8 — столовая; 9 — душевая; 10 — емкость с водой; 11 — туалет Цифры в кружках — разряд рабочих- f—IV — захватки

Массу катка (если допускает его конструкция) в каждый период меняют в зависимости от качества щебня или применяют катки другой массы. Уплотнение самоходными катками с металлическими вальцами начинают от обочин и приближаются к оси дороги. Каждый последующий след перекрывает предыдущий на Уз ширины вальца.

Для механизированного распределения щебня промышленность выпускает несколько типоразмеров укладчиков каменных материалов:
1) ДС-54 (Д-724) — самоходный на гусеничном ходу, ДЭ 37А (50 л. е.). Выработка с рабочими органами щебнеукладчика равна 130 т/ч ири ширине укладки 3,7 м и толщине 17 см;
2) универсальный укладчик со сменными рабочими органами, которые позволяют укладывать асфальтобетонные смеси, грунт укрепленный цементом и битумом. При укладке асфальтобетона выработка равна 62 т/ч при ширине распределяемого слоя 3; 3,5; 3,7 м и толщине до 300 мм. Скорость движения: рабочая — 0,73—14,25 м/мин, транспортная — 2,16 км/ч. Емкость бункера — 4,5 м3. Выработка при укладке укрепленного грунта достигает 80 м/ч при толщине слоя 60—220 мм;
3) самоходный распределитель щебня и гравия ДС-8 (Д-337А) на гусеничном ходу СМД-14 75 л. е.; выработка 70—100 т/ч; ширина распределяемого слоя 3—3,7 м, толщина — 20—1000 мм; скорость передвижения — 103—785 м/ч;
4) самоходный на пневмоколесном ходу распределитель каменной мелочи Д-708А. Выработка при распределении каменной мелочи — до 75 м3/ч. Ширина полосы укладки — от 0,25—3,75 м. Норма укладки м3/100 м2—1,0—1,6. Сменный рабочий орган используется Ь качестве пескоразбрасывателя в зимний период. Выработка пескоразбрасывателя 60 тыс. м2/ч. Ширина посыпки — 7—8 м. Емкость бункера — 4—5 м3. Скорость передвижения при распределении каменной мелочи — 2,82—6,3 км/ч, при работе с пескоразбрасывателем -14,2—21 км/ч, транспортная 9,46—30 км/ч. Мощность двигателя — 50 л. с.,
План потока по устройству двухслойного основания и размещения дорожных машин приведен на рис. 9.4.

Гравийные основания и покрытия устраивают из оптимальной-смёси, которую рекомендуется готовить в карьере. Можно доставлять различный материал и получать смесь нужного состава, перемешивая его на дороге автогрейдерами. Доставленную из карьера оптимальную смесь автомобили-самосвалы подают в бункер самоходного укладчика. Материал недостаточной влажности поливают по норме 6—12 л на 1 м2. Для уплотнения используют самоходные катки на пневматических шинах, а при их отсутствии самоходные катки с металлическими вальцами. Вначале пускают катки 4—6 т, затем тяжелые, 8—10 т. При применении катков на пневматических шинах наименьшая толщина слоя в плотном состоянии не должна превышать 25 см, для катков с металлическими вальцами — 15—18 см. Технология работ аналогична устройству щебеночных оснований и покрытий.

Шлаковые основания и п/крытия. Для их устройства рекомендуются активные доменные шлаки. В верхнем слое используют шлак размером 40—70 мм. Пустоты в верхнем слое основания заполняют шлаком максимальным размером 20 мм при норме расхода 2,0—2,5 м3 на 100 м2 основания, нижние и средние слои — шлаком фракций 100 мм. Толщина нижнего и среднего слоев в плотном состоянии— 15 см, верхнего— 10 см. Коэффициент уплотнения шлака 1,4—1,5 определяют опытным путем.

Из автомобилей-самосвалов шлак выгружают в вал *вдоль оси проезжей части или по ее краям и распределяют авто грейдером. При работе бульдозером окончательное профилирование должно быть обязательно выполнено автогрейдером. До распределения шлак поливают водой по норме 20—25 л на 1 м3 рыхлого шлака. Вначале уплотняют легким катком 5—6 т, после трех-четырех проходов образовавшиеся бугры срезают автогрейдером. Тяжелый каток 10—12/15 т сменяет легкий, производя 10—15 проходов по одному следу. Одновременно с уплотнением разливают воду по норме 3—4 л на 1 м3.

Уплотнение начинают с обочин и постепенно приближаются к середине дороги, перекрывая последующие следы на 1/3 ширины вальца. Верхний слой расклинцовывают шлаком мельче 20 мм, распределяя его навесным распределителем и разметая механической щеткой. Для уплотнения можно использовать виброкатки. Правила уплотнения те же, что и щебеночных оснований и покрытий. Гранулированный шлак иногда плохо уплотняется катками ввиду малого коэффициента трения и сцепления. В этом случае к нему добавляют мелкозернистые добавки, в том числе связные грунты, которые обеспечивают связность слоя и возможность его уплотнения. Уплотнение контролируют по отсутствию на основании пустот, следов от тяжелого катка, установившемуся режиму двигателя при максимальной скорости движения и равномерной подаче топлива.

В период формирования оснорания или покрытия ежедневно поливают водой по норме 2—2,5 л/м2. Шлаковое основание не поливают, если на нем сразу устраивает покрытие из обработанных битумом материалов. Перед укладкой асфальтобетонной смеси шлаковое основание обрабатывают жидким битумом или дегтем по норме 0,7—0,8 кг/м2. Если применяют малоактивные доменные шлаки или шлаки сталелитейной и цветной металлургии, основания и покрытия устраивают аналогично щебеночным основаниям и покрытиям.

В зимнее время можно устраивать основания гравийные, щебеночные и из активных доменных шлаков. Земляное полотно должно быть построено до наступления отрицательных температур. Также до наступления отрицательных температур должен быть создан постоянный и временный водоотвод для полного удаления воды во время весеннего оттаивания, подготовлены въезды (съезды) на полотно через каждые 150—200 м шириной не менее 3,5 м. Движение автомобилей по земляному полотну до наступления устойчивых отрицательных температур не допускают. На обочинах устраивают валики из дренирующего материала шириной 0,5 м, чтобы создать упор при разравнивании и уплотнении. Завезенный материал распределяют самоходными укладчиками только на очищенную от снега и льда поверхность и немедленно уплотняют (до смерзания) катками с металлическими вальцами или лучше виброуплотнителями. Толщина уплотняемого щебня (гравия) —не более 14 см в плотном теле. При уплотнении воду не разливают.

Для устройства шлаковых оснований применяют шлак с частицами мельче 70 мм. Верхний слой устраивают на 2/3 проектной толщины, достраивая его после полного оттаивания. За основаниями, построенными в зимних условиях, ведут тщательный уход. Во время зимних оттепелей, а также перед /весенним оттаиванием основания очищают от снега, льда и удаляют воду.

Грунтовые покрытия, обработанные органическими . вяжущими. Грунты песчаные и супесчаные с числом пластичности меньше 3 можно обрабатывать битумными эмульсиями, битумами класса МГ, дегтями, но нельзя их укреплять жидким битумом класса СГ. Грунты оптимального гранулометрического состава с числом пластичности, равным 3—12, можно укреплять всеми видами органических вяжущих. Тяжелые суглинки, суглинистые пылеватые грунты укрепляют жидкими битумами класса СГ и МГ, эмульсиям^ при введении гранулометрических или агрегатирующих добавок. Не следует укреплять органическим вяжущим глинистые с числом пластичности более 17, засоленные, грунты, солончаки и солонцы, содержащие более 1% водорастворимых солей. Особо рекомендуются для укрепления органическими вяжущими грунты карбонатные и гумусированные; в качестве вяжущего используют жидкие битумы, медленно распадающиеся битумные эмульсии и дегти.

Для механизации работ по смешению используют комплект машин. Ведущими могут быть навесные фрезы и самоходные грун- тосмесительные машины. Фрезы относят к многопроходным маши- “нам в отличие от самоходных грунтосмесителей, которые перемешивают за один проход. Фрезы целесообразны при небольшом объеме работ и значительной разбросанности объектов; они легко перебазируются с одного объекта на другой своим ходом. Наиболее эффективен отряд машин с двумя или тремя дорожными фрезами, так как при этом максимально загружены комплектующие машины, которые подвозят вяжущее и отделывают укрепленный слой грунта. Для обработки фрезами слишком плотных грунтов необходимо предварительное рыхление (киркование) кирковщиком на автогрейдере. Технологический процесс включает подготовку земляного полотна ‘и грунтового основания, рыхление грунта, размельчение и иногда введение гранулометрических добавок, увлажнение и перемешивание, введение вяжущего и перемешивание его с грунтом, уплотнение укрепленного грунта и обеспечение формирования его структуры. Качество готовой смеси в большой мере зависит от измельчения грунта. Его нужно обрабатывать, отрезая от массива весьма тонкую стружку, так как частиц крупнее 5 мм должно быть не более 15% по массе. Лопатками фрезы отрезают от массива стружку серповидой формы, толщйна которой изменяется от максимального значения на поверхности обрабатываемой полосы до нуля на дне борозды. При укреплении грунта битумом с помощью фрезы работы выполняют на всей ширине основания.

Рис. 9.5. Схема потока по устройству основания с использованием фрез: 1 — скрепер; 2— фреза; 3— автогрейдер; 4 — автоцейейтовоз; 5 — автобитумовоз; 6 — самоходный каток на пневматических шинах; 7 — распределитель

Вяжущее распределяют в зависимости от конструкции фрезы путем розлива автогудронаторами или через распределительное устройство самой фрезы. Эффективно перемешивание с вяжущим, когда температура воздуха в пределах от -4-15 до -20°C. Укрепление производят при влажности грунта основания, не превышающей оптимальную, Так как на переувлажненное основание нельзя укладывать укрепленный грунт. После разравнивания его уплотняют катками легкими или средними (7—9 т) прицепными и на пневматических шинах. Последние проходы делают самоходным катком с гладкими вальцами. Окончательное уплотнение происходит под колесами автомобилей за две-три недели. Чтобы защитить сдой из укрепленного грунта от высыхания, после уплотнения разливают 1—2 кг жидкого битума марки СГ-15/25 на 1 м2 поверхности. На рис. 9.5 приведена схема потока по устройству грунтового основание (покрытия), укрепленной эмульсией с добавкой цемента и извести, с использованием фрезы в качестве ведущей машины.

При укреплении грунта ‘битумными эмульсиями нужно иметь в виду, что не следует применять мелкие пески с числом пластичности менее 3 и глинистые с числЬм пластичности более 22. В глинистые грунты с числом пластичности более 22 обязательно вводят гранулометрические добавки. Хорошие результаты дает укрепление карбонатных и гумусированных грунтов.

Особенности укрепления смолами. При использовании фурфуроланилиновой смолы ее добавляют в размере-2—8% по массе (весу). Она пригодна для укрепления связных грунтов. На размельченный грунт разливают анилин, затем вносят фурфурол, перемешивают и уплотняют.

У глинистых грунтов, укрепленных смолой, прочность при сжатии достигает 8—20 кгс/см2, а модуль деформации — 600— 1000 кгс/см2. Укрепляют также карбамидными смолами, а в зоне избыточного увлажнения — фосфатами.

Рис. 9.6. Схема движения самоходной грунтосмесительной машины на захватке

Особенности использования самоходных грун- т о смесительных машин типа Д-391Б для укрепления грунта органическим вяжущим. Рабочие органы машины представляют собой рыхлящий ротор (фрезу), измельчающий ротор и два ротора мешалки принудительного действия (рис. 9.5, а). Ходовая часть машины выполнена на пневматических колесах, передняя ведущая ось опирается на два колеса, а задняя управляемая состоит из шести колес и представляет собой каток для предварительного уплотнения грунта. Система распределения жидких вяжущих состоит из загрузочного и дозировочного насосов, расходного бака, распределительной трубы с соплами и трубопроводов с кранами и гибкими шлангами. Рабочие органы поднимаются и опускаются двумя гидроцилиндрами с помощью системы рычагов и тяг. Система распределения сыпучих вяжущих материалов расположена в передней части рамы рабочих органов и состоит из подводящего шланга, бункера с указателями уровня, рукавных фильтров и ячейкового дозрора, который приводится в действие боковым редуктором смесителя через червячно-цилиндри- ческий редуктор и цепную передачу со сменными звездочками. Это позволяет регулировать количество подаваемого порошкообразного вяжущего.

Возможные схемы работы указаны на рис. 9.6, бив. Обрабатываются последовательно полосы I, II, III. При работе с органическими вяжущими битумовоз или цистерну устанавливают впереди грунтосмесительной машины. В зависимости от конструкции машины, доставляющей вяжущее, грунтосмеситель толкает ее брусом или штангой. Цистерну рекомендуется толкать только во время заправки расходного бака жидким вяжущим. После заправки автоцистерна может отъехать вперед и остановиться там, где предполагается следующая заправка. Схему с разворотами применяют, когда сделаны удобные съезды с земляного полотна для разворота машины. Сначала обрабатывают по ходу полосу, после разворота в конце участка грунтосмеситель движется по полосе III и третий проход совершает по средней полосе II после,разворота в начале участка. Комплектующие машины располагаются и движутся в таком же порядке, как и по схеме с реверсированием. Скорости движения грунтосмесителя, рабочих органов и дозаторов устанавливают в соответствии с видом обрабатываемого грунта.

Стремление шире использовать местные грунты ‘в основании и покрытии заставляет искать новые пути, в частности применять в качестве основания сухие глинистые или илистые грунты, разделенные по слоям тонкой пластмассовой пленкой. Для этого расчищается и выравнивается основание, глинистый грунт обваловывают на обочине. По подготовленной поверхности растилают пленку толщиной 0,25—0,15 мм; по ней распределяют и уплотняют ранее обвалованный грунт. После этого разливают битум, рассыпают слой песка й опять разливают битум. Затем посыпают песком и уплотняют. Общая толщина слоя достигает 30—35 см.

Укрепление грунта’‘ цементом. Укрепленные грунты пригодны для устройства покрытий переходного типа с слоем износа из прочных каменных материалов на дорогах IV и V категорий, а также для оснований под усовершенствованные капитальные или облегченные покрытия на дорога^ I—III категорий. Лучшим вяжущим считается алитовый портландцемент высоких марок. Пуццолановые и шлаковые портландцементы не следует применять для укрепления грунтов.

Грунт с цементом перемешивают фрезами, грунтосмесительны- ми машинами и в установке Д-709. “На предварительно приготовленном и спрофилированном до рабочих отметок земляном полотне грунт размельчают и перемешивают на заданную глубину. Если основание толще 20 см, его предварительно разрыхляют, затем заданное количество воды и вяжущего подают на грунт, перемешивают его с водой и вяжущим до получения однородной смеси. Готовую смесь распределяют на заданную толщину по ширине захвата грун- тосмесителем. Смеси можно укладывать при температуре воздуха не ниже 5° С. Применяется вода, пригодная для питья с водородным показателем рН = 4.

Переувлажненные грунты рекомендуется предварительно подсушить, добавляя известь. Известь повышает водоустойчивость и удо- боукладываемость глинистых грунтов. Морозостойкость грунтов, укрепленных известью, незначительна, поэтому ее применяют только в южных районах страны. Используют порошкообразную гашеную известь (пушонку) или молотую негашеную известь — кипелку. Песчаные чистые грунты известью укреплять нельзя.

Укрепленные грунты уплотняют прицепными или самоходными катками на пневматических шинах за 10—12 проходов по одному следу. Уплотнение начинают не позднее, 4—5 ч после внесения в грунт цемента и воды. Наиболее эффективны катки на пневматических шинах с регулируемым давлением и гладкими шинами большого размера. Укрепленный грунт засыпают слоем песка 3—4 см и периодически поливают водой в течение 10 дней или наносят пленкообразующий материал по норме 0,5—0,6 кг/м2. Движение транспорта при укреплении оптимальных смесей и связных грунтов открывают не ранее чем через 7 суток, а при укреплении связных грунтов — не ранее 14 суток после окончания работы.

Хорошие результаты достигаются комплексным укреплением грунтов цементом, когда в смесь добавляют одно из следующих веществ: негашеную известь, хлористый кальций, жидкое стекло, натриевые соли, жидкие дегти, эмульсии, абиетиновую кислоту или хлорное железо. Интерес представляет укрепление с .введением в глинистые грунты добавки соли, хлористого ,кальция, поскольку соль ускоряет реакции взаимодействия извести с глиной и приводят к достижению более высокой прочности по сравнению с обработкой только известью.

Покрытия из местных слабых каменных материалов обработанных органическими вяжущи- м и. Смеси из каменных материалов, обладающих низкими прочностью й морозостойкостью, значительной дробимостью и истираемостью, улучшают подбором и использованием органическими вяжущими. Подобранные смеси обрабатывают вязким битумом, дегтем, жидким битумом или эмульсией в установке. Пропитка непригодна для гравийных и щебеночных смесей из низкопрочных пород, которые дробятся при уплотнении, образуя мелочь, которая препятствует прониканию вяжущего на необходимую глубину. Автогрейдеры, фрезы и грунтосмесительные машины применять нельзя из-за возможных поломок рабочих органов. Лучшее перемешивание достигается в карьерном смесителе Д-709 с доставкой готовой смеси на место укладки. Чтобы уменьшить дальность транспортировки смеси, смеситель периодически перемещают из карьера в карьер.

Устройство дорожной одежды включает подготовку основания, развертывание базы в карьере по приготовлению смеси, доставку на трассу и укладку. Смесь хорошо уплотняют виброуплотняющей машиной, при работе которой уменьшается дробимость. Покрытия из низкопрочных материалов, обработанных органическим вяжущим, отличаются (особенно при смешении на дороге) большой начальной пористостью и подвержены интенсивному истиранию колесами автомобилей, поэтому на таких покрытиях обязательно устраивают поверхностную обработку.

При постройке дорог с использованием щебня в смеси со шлаком и гидрофобной известью в нижних слоях одежды выявилась выгода приготовления этой смеси на АБЗ, КДЗ, ЦБЗ. Зарубежный опыт дает основание считать, что такую смесь можно транспортировать и по железной дороге.
Медленность схватывания смеси при укладке позволяет обеспечить нормальное ее твердение. Доставленная смесь после распределения автогрейдерами или самоходными распределителями уплотняется виброкатками массой 8—10 т, катками на пневматических шинах.