Распоряжение Федерального дорожного агентства от 28 ноября 2012 г. № 914-р “Об издании и применении ОДМ 218.3.025-2012 «Технология ремонта и реконструкции автомобильных дорог с применением метода фрагментации цементобетонного покрытия путем воздействия ударно-вращательного механизма»”

В целях реализации в дорожном хозяйстве основных положений Федерального закона от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» и обеспечения дорожных организаций методическими рекомендациями по технологии ремонта и реконструкции автомобильных дорог с применением метода фрагментации цементобетонного покрытия путем воздействия ударно-вращательного механизма:

1. Структурным подразделениям центрального аппарата Росавтодора, федеральным управлениям автомобильных дорог, управлениям автомобильных магистралей, межрегиональным дирекциям по строительству автомобильных дорог федерального значения, территориальным органам управления дорожным хозяйством субъектов Российской Федерации рекомендовать к применению с 27.12.2012 ОДМ 218.3.025-2012 «Технология ремонта и реконструкции автомобильных дорог с применением метода фрагментации цементобетонного покрытия путем воздействия ударно-вращательного механизма» (далее - ОДМ 218.3.025-2012).

2. Управлению научно-технических исследований, информационного обеспечения и ценообразования (В.А. Попов) в установленном порядке обеспечить издание ОДМ 218.3.025-2012 и направить его в подразделения и организации, указанные в пункте 1 настоящего распоряжения.

3. Контроль за исполнением настоящего распоряжения возложить на заместителя руководителя Н.В. Быстрова.

Руководитель

Р.В. Старовойт

Отраслевой дорожный методический документ
“Технология ремонта и реконструкции автомобильных дорог с применением метода фрагментации цементобетонного покрытия путем воздействия ударно-вращательного механизма”

Предисловие

1 Разработан ООО «Инновационный технический центр» при участии ООО «РАСТОМ»

2 Внесен Управлением научно-технических исследований, информационного обеспечения и ценообразования и Управлением эксплуатации и сохранности автомобильных дорог Федерального дорожного агентства

3 Издан на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от _____________ № ______

4 Имеет рекомендательный характер

5 Введен впервые

1. Область применения

Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее - ОДМ) распространяется на технологию капитального ремонта и реконструкции автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями и устанавливает требования к процессам производства работ методом фрагментации цементобетонного покрытия путем воздействия ударно-вращательного механизма.

Применение данной технологии на искусственных сооружениях и в местах прохождения коммуникаций не допускается.

2. Нормативные ссылки

В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы.

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия.

ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.

ГОСТ 9128-2009 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

ГОСТ 31015-2002 Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия.

3. Термины и определения

В настоящем ОДМ применяются следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 ударно-вращательный механизм: Прицепное устройство, работающее по принципу динамического (ударного) воздействия на горизонтальную поверхность при перекатывании всего веса рабочего органа.

3.2 фрагментация: Структурное разрушение цементобетона с целью снятия в нем действующих напряжений, при этом цементобетонное покрытие разделяется на плотно прижатые друг к другу угловатые фрагменты, разнообразных форм с размером *.

3.3 контрольный участок: Полоса цементобетонного покрытия шириной от 3 до 4 м и длиной до 500 м, на котором производится отработка технологического процесса фрагментации.

4. Общие положения

Метод фрагментации цементобетонного покрытия путем воздействия ударно-вращательного механизма применяется при капитальном ремонте и реконструкции автомобильных дорог с цементобетонным покрытием. В результате проведения работ по фрагментации снимается напряжение в цементобетонном покрытии с целью предотвращения образования отраженных трещин на устраиваемых в процессе ремонта вышележащих слоях.

Разрушение существующего старого изношенного цементобетонного покрытия на более мелкие фрагменты с целью использования их в качестве нового слоя основания является современной технологией при реконструкции жестких дорожных одежд в дорожные конструкции нежесткого типа. Фракционное разрушение цементобетонного покрытия с последующей укладкой горячей асфальтобетонной смеси состоит в устройстве структурного основания, которое бы препятствовало появлению отраженных трещин на верхних слоях дорожного покрытия.

Принцип заключается в том, чтобы значительно уменьшить длину существующих цементобетонных плит путем дробления на небольшие фрагменты и, как следствие, добиться заметного снижения растягивающих и сдвиговых напряжений слоя усиления.

В этом случае напряженно-деформированное состояние и трещиностойкость асфальтобетонного слоя усиления будет определяться жесткостью и размером фрагментов основания. Поэтому от степени фрагментации цементобетонной плиты зависит как эксплуатационное состояние и долговечность асфальтобетонного покрытия, так и прочность нежесткой дорожной одежды в целом. Под степенью фрагментации подразумевается среднее число и размер блоков, полученных при разрушении цементобетонной плиты.

Типичная конструкция реконструированной дорожной одежды с разрушенными цементобетонными плитами в основании приведена на рисунке 1.

См. графический объект

"Рисунок 1 - Конструкция реконструированной дорожной одежды после фрагментации старого цементобетонного покрытия"

Рисунок 1 - Конструкция реконструированной дорожной одежды после фрагментации старого цементобетонного покрытия.

В соответствии с рисунком асфальтобетонное покрытие 1 уложено на нежесткое основание 2, полученное в результате фрагментации существующего цементобетонного покрытия с длиной плит * на мелкие блоки со средним размером *. Подстилающий слой 3 и рабочий слой земляного полотна 4 в процессе реконструкции дорожной одежды остаются без изменения.

Вполне очевидно, что от размера бетонных блоков основания будут зависеть прочность дорожной одежды и условия работы асфальтобетонного покрытия в процессе эксплуатации. В соответствии с ОДН 218.046-01 [1] прочность дорожной конструкции рассчитывается по трем критериям предельного состояния под нагрузкой. Если основной критерий упругого прогиба обеспечен, то расчет дорожной одежды производится с учетом механизма нарушения прочности в ее отдельных конструктивных слоях по двум независимым критериям:

- критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям, отражающему условие ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций (формоизменения) под воздействием многократных кратковременных нагрузок;

- критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки, отражающему сопротивление этих слоев усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их сплошности и снижение распределяющей способности.

Минимальный упругий прогиб соответствует максимальной жесткости основания, т.е. когда цементобетонные плиты еще не разрушены. По мере уменьшения размера цементобетонных блоков в основании 2 (рисунок 1) упругий прогиб дорожной одежды от воздействия колесной нагрузки будет увеличиваться, а коэффициенты прочности дорожной одежды по двум физически обоснованным критериям местного предельного состояния при уменьшении размера цементобетонных блоков основания снижаются.

Расчеты асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе показывают, что, при увеличении размера цементобетонных блоков основания, растягивающие напряжения на границе асфальтобетонного слоя усиления с основанием уменьшаются в результате снижения величины отношения модулей упругости покрытия и основания.

Эквивалентный модуль упругости основания зависит не только от размера блоков, но и от модуля упругости подстилающего слоя. Поэтому, чтобы повысить трещиностойкость покрытия по критерию растяжения при изгибе, необходимо увеличивать размер блоков, особенно при слабом грунте и недостаточной несущей способности подстилающего слоя.

С другой стороны, сдвигоустойчивость подстилающего слоя и грунта будет тем выше, чем больше размер блоков основания, т.к. расчетное давление фрагментированных блоков на подстилающий слой зависит от площади опирания [2].

Из проведенного анализа следует, что реконструированная дорожная одежда будет иметь самый большой запас прочности по стандартным критериям в случае, когда степень фрагментации старого цементобетонного покрытия минимальная, т.е. при максимальном среднем размере блоков *.

Но практика показывает, что при низких температурах в асфальтобетонном покрытии усиления образуются отраженные трещины с наибольшей шириной раскрытия.

Если рассматривать воздействие низких температур на конструкцию дорожной одежды, то можно утверждать, что внутри слоя цементобетонного основания и асфальтобетонного слоя усиления температура изменяется с глубиной и во времени, поэтому даже при одинаковом изменении температуры покрытие и основание по разному стремятся изменить свои размеры. Необходимо учитывать и различные значения * - коэффициента линейной температурной деформации цементобетона и асфальтобетона.

Деформация в слое усиления происходит за счет его короткого участка, который находится над температурным швом расширения основания, а длина самого участка составит порядка нескольких сантиметров.

С уменьшением размера цементобетонных «блоков» их горизонтальные деформации *, вызванные температурными колебаниями, уменьшаются пропорционально:

*	(1)

где * - перепад температуры.

Из формулы 1 видно - и практика это доказывает - при уменьшении длины плиты основания уменьшается её горизонтальное деформирование от изменения температуры и, как следствие, снижаются растягивающие горизонтальные напряжения в асфальтобетонном покрытии над швами или трещинами цементобетонного основания. Поэтому, чтобы снизить ширину раскрытия и вероятность образования отраженных трещин размер цементобетонных блоков основания следует уменьшать.

Максимально цементобетонная плита покрытия может быть разбита до фрагментов, соизмеримых с размером щебня. Однако в этом случае весьма проблематично получить требуемый зерновой состав продукта дробления и, главное, обеспечить расклинцовку зерен в основании. А без расклинцовки зерен нельзя обеспечить устойчивость и несущую способность конструктивных слоев, возводимых из дискретных материалов.

Необходимо, чтобы соседние цементобетонные «блоки» находились во взаимном сцеплении и не могли свободно перемещаться относительно друг друга в вертикальном направлении при проезде транспорта. Этим будет исключен и «клавишный эффект». Если выполнить эти условия, то исчезнут оба основных механизма образования отраженных трещин в слое усиления.

В результате проведенных исследований по специально разработанной математической модели установлено совместное влияние степени охлаждения и размера блоков основания на критерии образования отраженных трещин в асфальтобетонном покрытии. Для принятых условиях вычислены значения максимальных растягивающих напряжений и критерии накопления повреждений в асфальтобетонном покрытии. Так при размере блоков порядка 2 м и менее максимальные растягивающие напряжения в покрытии, вызванные их температурной усадкой, не превышают 0,14 МПа, т.е. достаточно близки к нулю.

Рассчитанная доля повреждаемости асфальтобетона при размере блока основания около 2 м составляет при заданных условиях не более *, т.е. является достаточно малой величиной.

С позиций прочности реконструированной дорожной одежды по трем расчётным критериям, предусмотренным ОДН 218.046-01 [1], размер цементобетонных «блоков» в основании должен быть максимальным. Но, стремясь избежать образования отражённых трещин на поверхности асфальтобетонного покрытия, необходимо провести фрагментирование плиты основания на связанные между собой «блоки». Верхний предел размера цементобетонного «блока» может быть установлен расчетом асфальтобетонного покрытия усиления на устойчивость к образованию отраженных трещин.

Движение автомобильного транспорта после фрагментации цементобетонного покрытия может открываться сразу после укатки фрагментов и устранения дефектов, затрудняющих проезд автомобильного транспорта с ограничением максимально разрешенной скорости движения не выше 40 км/ч с обязательной установкой соответствующих дорожных знаков. Перекрытие фрагментированного цементобетонного покрытия слоями асфальтобетона должно производиться при условии выполнения проектных геометрических параметров и высотных отметок слоя. Перекрытие необходимо выполнять не позднее одних суток после завершения работ по фрагментации цементобетона на отведённой захватке.

В случае реконструкции автомобильной дороги с цементобетонным покрытием с дальнейшим увеличением ширины проезжей части применение ударно-вращательного механизма возможно при условии, что фрагментированное цементобетонное покрытие полностью удаляется и перемещается в место нахождения дробильно-сортировочной установки. Затем этот материал может подвергнуться дроблению и сортировки по фракциям. Полученный в результате дробления материал может быть использован как строительный материал с затребованными техническими характеристиками.

5. Применяемое оборудование

Фрагментация монолитного цементобетонного покрытия выполняется путем воздействия ударно-вращательного механизма. Данный механизм должен обеспечивать нанесение ударов с силой не менее 400 МН по поверхности существующего цементобетонного покрытия и энергией уплотнения порядка 40 кДж на 1 удар.

В случае нарушения геометрических параметров и высотных отметок фрагментированного цементобетонного слоя, перед устройством вышележащих асфальтобетонных слоев осуществляется профилирование слоя с применением автогрейдера. При этом может быть использован материал, как полученный путем дробления сегментов фрагментированного цементобетона, так и щебень фракции 40-20 мм и марки по дробимости не ниже 600.

Укатка разрушенного покрытия проводится катком с одним или двумя ведущими гладкими вальцами. Каток должен иметь общую массу не меньше 12 т.

6. Технология производства работ

Работы по фрагментации следует производить весной при температуре окружающего воздуха не ниже 15°С, летом и осенью не ниже 10°С. Работы по фрагментации проводятся при оттаявшем основании дорожной одежды в соответствии с [4]. В зимнее время работы по фрагментации не проводятся.

6.1 Подготовительные работы.

При влажности основания конструкции дорожной одежды, превышающей регламентируемые значения, за одну-две недели до начала работ осуществляются меры по отводу воды из нижележащих слоев. С этой целью производится полная или частичная разборка существующей обочины, устройство дренажа и устройство основания новой обочины вровень с краем покрытия из цементобетона.

До начала работ в цементобетоне прорезаются на полную глубину швы в местах границы ремонтного участка, во избежание разрушения участков не входящих в состав ремонтных работ.

Перед началом работ по фрагментации цементобетонного основания удаляют вышележащие слои асфальтобетона. При толщине асфальтобетонного слоя до 6 см., данную операцию также целесообразно проводить при помощи ударно-вращательного механизма. При толщине асфальтобетонного слоя свыше 6 см, удаление асфальтобетонных слоев осуществляется традиционными методами фрезерования при помощи фрезы. Остаточный слой асфальтобетона не должен превышать 5 мм.

Организация движения, установка дорожных знаков и ограждений в зоне ремонтных работ выполняется в соответствии с [3].

6.2 Предварительная отработка фрагментации

Для достижения наилучшей эффективности от фрагментации до начала основных работ осуществляется предварительная отработка фрагментации и настройка ударного-вращательного механизма на контрольном участке с определением количества проходов по одному следу и скорости перемещения механизма. Для оценки эффективности фрагментации цементобетонного покрытия по образовавшейся в результате применения данной технологии трещине вырезается круглый керн на всю толщину диаметром от 150 до 200 мм. В случае невозможности или сложности отбора керна с визуально-выраженной трещиной, делается контрольная выемка материала до нижележащего слоя основания размером от 2 до 4 *.

При отработке на контрольном участке оценивают размеры дробленых фрагментов цементобетона по площади. Размеры дробленых фрагментов цементобетона по всей площади должны быть в пределах *. Допускается наличие фрагментов размером свыше 1 *, но не более 10% по площади.

По вырезанному керну на всю толщину цементобетонного покрытия оценивают степень развития трещины, которая должна распространяться на всю толщину цементобетонной плиты.

В случае не достижения требуемых размеров дробленых фрагментов цементобетона и (или) не развития трещин на всю толщину цементобетонной плиты необходимо изменить количество проходов ударного-вращательного механизма по одному следу ударного-вращательного механизма и (или) скорость его движения.

На месте пробной выемки устраивается конструктивный слой из материалов в соответствии с проектными решениями с последующим уплотнением в соответствии с [4].

6.3 Фрагментация цементобетонного покрытия.

При наличии разделительной полосы фрагментация покрытия начинается со свободного края от обочины с продвижением к разделительной полосе. Обеспечивается непрерывный охват всей поверхности покрытия из цементобетона.

В случаях, когда по проекту предусмотрено полное перекрытие движения на период производства работ, фрагментация осуществляется по всей ширине проезжей части от обочины до обочины.

На дорогах с двухполосным движением, когда работы производятся без перекрытия движения по оси дороги прорезается продольный шов на всю толщину слоя цементобетонного покрытия в пределах захватки. Фрагментация цементобетонного покрытия производится по одной полосе с перекрытием продольного шва на 0,5 м. При этом укладка вышележащего асфальтобетонного слоя должна производиться на ширину 0,5 м меньше ширины раздробленного покрытия.

Работы по данной технологии разрешается выполнять при отсутствии снежного покрова на поверхности фрагментируемого слоя.

Допустимо проведение работ по фрагментации цементобетонного покрытия во время непродолжительного дождя малой интенсивности. Работы во время сильного дождя необходимо приостановить.

При фрагментации недопустимо повреждение основания. В местах подходов к мостам и путепроводам на расстоянии от 30 до 50 м от конца переходных плит разборка старого бетона производится общепринятым способом (гидромолотом, бульдозером или навесным оборудованием к экскаватору) с дальнейшим устройством дорожной одежды в соответствии с принятыми проектными решениями.

Эти работы рекомендуется производить после фрагментации примыкающего к этим местам покрытия.

6.4 Укатка фрагментированного цементобетонного покрытия.

После фрагментации цементобетонного покрытия необходимо обеспечить укатку фрагментов плиты 2-3 проходами по всей ширине 12-тонным гладковальцовым катком для посадки полученных фрагментов на основание и выравнивания поверхности из фрагментированного цементобетона. Укатку осуществляют без включения режима вибрации. Скорость катка принимается не более 6 км/ч. За один проход принимается движение вперед и назад по ширине прохода.

6.5 Устройство трещинопрерывающего слоя.

Для исключения образования отраженных трещин в вышележащих асфальтобетонных слоях покрытия, допускается поверх фрагментованного цементобетона уложить трещинопрерывающий слой толщиной от 15 до 20 см из щебня фракции 20-40 мм и маркой по дробимости не ниже 600 мм - по ГОСТ 8267 с последующей расклинцовкой щебнем фракцией 5-10 мм и маркой по дробимости не ниже 600 мм - по ГОСТ 8267. При этом общий эквивалентный модуль упругости по трещинопрерывающему слою должен составлять не менее 300 МПа.

6.6 Устройство слоев покрытия из асфальтобетонных смесей.

Устройство вышележащих слоев из асфальтобетонных смесей - по ГОСТ 9128-2009 или щебеночно-мастичных смесей - по ГОСТ 31015 осуществляется поверх трещинопрерывающего слоя в соответствии с [4].

7. Контроль качества

7.1 Контроль качества при производстве работ по фрагментации цементобетонного покрытия подразделяют на входной, операционный и приемочный. При производстве работ по фрагментации цементобетонного покрытия подлежит контролю:

- качество материалов применяемых для ремонтных работ;

- качество слоя, полученного после фрагментации цементобетонного покрытия.

7.2 При входном контроле оценивают качество ремонтных материалов по паспортам и результатам собственных и независимых испытаний на соответствие материалов требованиям Проекта и Раздела 5. Результаты контроля фиксируются в лабораторном журнале.

7.3 При операционном контроле качества оценивается:

- Толщина остаточного слоя асфальтобетона на поверхности покрытия после его удаления фрезерованием, не должна превышать 5 мм;

- Максимальный размер площади фрагментов на не менее чем 90% площади контрольного участка, не должен превышать *;

- Однородность поверхности слоя после фрагментации цементобетонного покрытия (визуально).

7.4 При приемочном контроле качества оценивается:

- Сохранение поперечного профиля после фрагментации цементобетонного покрытия. При этом 90% результатов определения поперечного уклона должны иметь отклонения от первоначальных значений исходного слоя цементобетона в пределах до * промилле, а 10% результатов в пределах от -15 до +20 промилле в соответствии с [4];

- Высотные отметки. Разница значений высотных отметок, измеренных по бровке и оси цементобетонного слоя до производства работ и после укатки фрагментированного цементобетона не должна отличаться более чем на 5 см в соответствии с [4];

- Ровность. После укатки фрагментированного цементобетона не более 5% результатов определений могут иметь значения просветов под 3-х метровой рейкой в пределах до 20 мм, остальные до 10 мм в соответствии с [4];

- Эквивалентный модуль упругости на поверхности фрагментированного цементобетона после укатки. Модуль упругости должен быть не менее указанного в Проекте. Методика определения модуля упругости в соответствии с [5].

7.5 Приемку выполненных работ по фрагментации цементобетонного покрытия необходимо оформлять актом приемки скрытых работ.

Библиография

[1] ОДН 218.046-01	Проектирование нежестких дорожных одежд: Росавтодор, М. 2001
[2]	Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд (взамен ВСН 197-91): Росавтодор, М. 2004
[3] ВСН 37-84	Инструкция по организации движения и ограждению мест производства дорожных работ
[4] СНиП 3.06.03-85	Автомобильные дороги
[5] ОДН 218.1.052-2002	Оценка прочности нежестких дорожных одежд