Контроль качества асфальтобетонных дорожных покрытий

Эль Камино де ла Муэрте признают самой опасной автомобильной дорогой в мире, какой бы рейтинг вы не открыли. Эта «Дорога смерти» тянется на 70 километров из столицы Боливии в ее северные регионы. Свой страшный титул она получила не только из-за низкого качества дорожного покрытия, которое местами просто отсутствует, но также из-за незначительной ширины, резких горных обрывов, немыслимого перепада высот и сезонных ливневых селей. Таких исключительных трасс в мире найдется немного. Во всех остальных случаях качественно проведенные дорожные работы являются залогом долгой эксплуатации автотрасс и безопасной езды по ним. Поэтому контроль качества дорожных покрытий должен вестись специалистами непрестанно в течение всего жизненного цикла каждой трассы.

1. Слои одежд автодороги или из чего состоит дорожный пирог
2. Виды деформаций и разрушений дорожного покрытия
3. Входной контроль материалов
4. Операционный контроль
5. Приемочный контроль
6. Контроль качества эксплуатируемой автодороги

Слои одежд автодороги или из чего состоит дорожный пирог

Если бы можно было разрезать острым ножом действительно качественное автодорожное покрытие поперёк, то все кондитеры мира восхитились бы красотой и четкостью его слоев. Недаром конструкцию дорожного покрытия называют не только одеждой, но и пирогом.

Мы ездим по дорогам ежедневно и никогда не задумываемся о том, что под колесами машины, помимо асфальта, находится целый многослойный комплекс конструктивных элементов, который позволяет распределить нагрузку между транспортными средствами и грунтом и сделать езду максимально комфортной, безопасной и долговечной. Слои одежд автодороги сформированы таким образом, чтобы сбалансировать ее физико-механические характеристики, ведь на разную глубину приходится разная нагрузка. Прочные верхние слои должны эффективно сопротивляться износу и деформации, а нижние – сдвигам и сжатию. Таким образом нагрузки от проезжающих машин равномерно распределяются по поверхности и постепенно гаснут в глубине такого многослойного покрытия.

Количество слоев, безусловно, зависит от категории дороги, которая обозначается цифрами с I по V. Федеральная трасса I категории будет иметь более сложную конструкцию дорожного пирога, чем, например, проселочная или пешеходная дорога V категории. Однако любое дорожное покрытие имеет четыре минимальных слоя:

• в самом низу располагается естественный или насыпной грунт, который называют земляное полотно;
• выше следует выравнивающее основание из дренажно-песчаного (подстилающего) уплотнителя (подушки);
• далее находится верхний слой из щебня;
• сверху кладется финишное автодорожное покрытие из асфальто-, железобетона, которое также называют поверхностным слоем износа или защитным слоем.

В более сложные типовые конструкции дорожного покрытия будут также входить слои дренажного геотекстиля, геосетки или георешетки, которые выполняют армирующую функцию и повышают прочность «пирога», а также слои щебня различной фракции и несколько слоев разного асфальтобетона.

Типовые конструкции для трасс и дорог различного назначения с расчетами толщин каждого слоя можно найти в «Альбоме типовых нежестких дорожных одежд в разных дорожно-климатических зонах», который был разработан Росавтодором. Этот методический документ носит рекомендательный характер, но значительно упрощает разработку проектов строительства, реконструкции и капитального ремонта на федеральных автомобильных дорогах.

А вот ГОСТ Р 59120-2021 «Дороги автомобильные общего пользования. Дорожная одежда. Общие требования» и СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги» являются обязательными. Дорожная одежда в этих документах определяется, как конструктивный элемент, воспринимающий нагрузку от транспортных средств и передающий ее на земляное полотно. К ним мы вернемся чуть позже, когда будем говорить о контроле качества работ, а сейчас чуть подробнее расскажем о каждом слое дорожного «пирога».

Залогом качества будущей дороги и ее продолжительной эксплуатации является, конечно, правильно подготовленное грунтовое основание. Точнее земляная траншея или земляное корыто, которое вырывают с помощью дорожной техники на проектную глубину и ширину с оптимальной вместительностью для размещения всех слоев дорожной одежды. Траншею очищают от мусора и уплотняют тяжелыми катками или виброплитами. Толщина земляного основания составляет от 1,5 до 2 метров, в зависимости от категории дороги.

Следом на грунтовое основание укладывают слой геотекстиля. Применяют его не в 100% случаях, хотя специалисты утверждают, что преобладание глины в грунтах нашего региона является причиной, по которой геотекстиль нужно использовать при каждых дорожных работах. Дело в том, что этот материал имеет достаточную прочность, чтобы выполнять дренажную функцию, защищать верхние слои дорожного покрытия от излишней влаги и прорастания растительности.

Независимо от того, используется геотекстиль в конкретном дорожном строительстве или нет, следующим слоем всегда будет песчаная подушка. Толщина такого слоя составляет от 1,5 до 3 метров, в зависимости от категории дороги. Подушку возводят их мелкофракционного песка и уплотняют в несколько заходов также тщательно, как и грунтовое основание. Уплотненный песчаный слой служит дренажом, а также амортизацию и стабилизацию дорожного полотна.

Для дорог высокой категории за песком выкладывают геосетку (георешетку), как дополнительный армирующий слой при новом строительстве. При ремонтных работах геосетку выкладывают выше, под финишный слой асфальта, чтобы максимально качественно устранить появившиеся в ходе эксплуатации трещины. Геосетка – это материал из прочных синтетических волокон, который принимает на себя вертикальную нагрузку от проезжающих транспортных средств, превращая ее в горизонтальную и распределяя на большую площадь. Этот слой также позволяет сэкономить на расходе щебня и увеличить срок службы автодороги.

Слой выше выполняют из щебня в двух вариантах: либо смешанный слой из средних (40-60 мм) и мелких фракций (15-30 мм), либо один за другим в два слоя, сначала средний щебень, затем мелкий. Согласно ГОСТу толщина щебеночного слоя составляет от 1,5 до 2 метров. Уплотнение этого покрытия проходит по той же схеме: в несколько заходов, с обеспечением дополнительного увлажнения. Качественный щебеночный слой способен улучшить эксплуатационные характеристики всего дорожного «пирога».

Виды деформаций и разрушений дорожного покрытия

При грамотном проектировании и надлежащем контроле качества строительства дорожных покрытий, прослужить они должны минимум заложенный в проекте эксплуатационный период. Однако даже обывателю очевидно, что дороги и автотрассы разрушаются гораздо быстрее запланированного жизненного цикла. Тому есть две основные причины.

Во-первых, разрушения могут быть вызваны низким качеством выполнения работ, недостаточным или неправильным учетом гидрогеологических условий, применением материалов низкого качества. Но, даже при условии соблюдения все строительных норм и применения высококачественных материалов, нужно принимать во внимание, что при проектировании дорожной одежды размеры каждого слоя выбирают с учетом местных материалов, а все расчеты выполняют для средних условий, поэтому возможны отклонения, приводящие к потере прочности, деформациям и разрушениям.

Деформации и разрушения могут быть только покрытий и всей до­рожной одежды в целом:

1. Трещины являются наиболее частой деформацией. Они возникают как из-за ошибок в проектировании и недостаточной прочности основания или покрытия, так и из-за резких температурных перепадов, предугадать которые невозможно. При отсутствии своевременного ремонта, трещины могут превратиться в сквозные и вызвать просадки дорожного полотна.
2. Просадки дорожного полотна могут возникать и без образования трещин, как результат деформаций уплотнения грунтов земляного полотна и материалов конструктивных слоев дорожных одежд. Чаще всего они возникают в местах стыков, переходов на мосты или через трубопроводы и говорят о некачественно произведенном уплотнении.
3. Колейность, также весьма частое явление, которое возникает от истирания поверхностного покрытия шинами, особенно шиповкой в зимний период и высоких летних температурах, когда покрытие буквально подплавляется. Чаще других они возникают на однополосных дорогах, когда машины многократно проезжают по одному и тому же месту. Такие деформации говорят о недостаточной сдвигоустойчивости асфальтобетона.
4. Выбоины – это локальные разрушения поверхности дорожного покрытия, которые выглядят, как вмятины с ломаными резкими краями. Они являются результатом давления в критическую точку неявной сетки трещин, в первую очередь, шипованной резиной. Причина возникновения выбоин очевидна – нарушение технологии производства работ, недоуплотнения покры­тия, загрязнения, использования не­доброкачественных материалов.
5. Истирание или износ верхнего слоя дорожного покрытия возникает в ходе эксплуатации, под воздействие шин и погодных условий и представляет собой постепенное уменьшение толщины этого слоя. Износ является естественным процессом в том случае, если показатели износа соответствуют проектным. Преждевременный износ является следствие ошибок в расчетах, некачественных материалов и работ, а также чрезвычайных погодных явлений.
6. Волны и гребенки – это поперечные неровности, выступы и углубления, с пологими краями вдоль участка полотна покрытия. Они формируются за счет недопустимых сдвигающих напряжений, например, в местах постоянного торможения, за счет чрезмерной пластичности асфальтобетонного материала, низкой теплоустойчивости смеси, повышенной температуры или влажности.
7. Обламывание кромок или кромочные трещины (обломы) наблюдаются в местах сопряжения дорожного покрытия с обочинами. Причин возникновения может быть много, от неграмотного расчета на движение большегрузных машин до некачественно выполненных земляных работ, которые приводят к частичному обрушению/проседанию грунтов в местах соприкосновений.

Входной контроль материалов

Песчаная подушка, щебеночный слой, асфальтобетонное покрытие – все эти слои дорожного пирога предполагают использование базовых строительных материалов. А входном контроле качества таких материалом, мы уже рассказывали подробно. По сути это мероприятие является профессиональным отсеиванием некачественных материалов, привезенных на площадку поставщиком. Этот контроль не является обязательным, но помогает снизить использование дефектного и не соответствующего нормам и проекту сырья. Специалист строительной лаборатории осуществляет сплошной, непрерывный или выборочный контроль по следующей схеме:

• проверка документов;
• проверка количества;
• визуально-инструментальный осмотр;
• лабораторные испытания (в случае необходимости);
• заключение по результатам;
• занесение результатов в журнал.

Операционный контроль качества дорожных покрытий

Операционный контроль производится по ходу выполнения строительных работ. Он особенно важен в тех случаях, когда последующие работы скрывают предыдущие, как в случае с дорожными одеждами. В результате, при отсутствии должного контроля, чем глубже была заложена «ошибка», тем сложнее и затратнее будет ее исправление, вплоть до ежегодной замены части дорожного полотна до уровня грунтового основания. Поэтому операционный контроль является обязательной завершающей частью каждого технологического процесса, начиная с котлована, заканчивая нанесением разметки на финишном покрытии.

По завершению очередного этапа строительства проверяют:

• последовательность и состав произведенных операций;
• допускаемые отклонения, в соответствии ГОСТ Р 59120-2021 и прочими нормативами;
• соблюдение технологии производства работ;
• соответствие произведенных работ требованиям проектной, технологической и нормативной документаций;
• состояние оборудования и измерительных инструментов;
• технологическую документацию.

Каждый укладываемый слой следует контролировать не реже, чем через каждые 100 метров по показателям высоты, ширины, толщины слоя, поперечного уклона, ровности, а также на соответствие технической документации и нормативам. Также каждый слой имеет и собственные параметры.

Так, например, проверка качества земляного полотна заключается дополнительно в определении коэффициента уплотнения грунта, его зернового состава, влажности, гранулометрическом составе и плотности материала. Причем испытания песчаных грунтов начинаются даже не в момент их поступления на площадку, а еще в карьере. Особого контроля требует также устройство земляного полотна в болотистых местностях и в зимний период.

При укладке асфальтобетонной смести контролируют качество и температуру смеси при ее поступлении на площадку непосредственно в бетономешалке. А затем установку опорных брусьев, равномерность вяжущего материала, качество швов, сцепление слоев, технологическую последовательность работы катков по тяжести, скорости и количеству проходов. Также, через 1-3 суток производится контроль уплотнения путем вырубки и исследования кернов в трех местах на каждые 7000 кв. м.

Приемочный контроль качества дорожных покрытий

Приемочный контроль или приемку выполненных работ производят по завершению каждого технологического этапа. На промежуточных этапах важна приемка скрытых работ или, как говорится в СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги» — контроль работ, которые в дальнейшем будут полностью или частично скрыты другими частями сооружений или дополнительными и конструктивными слоями земляного полотна и дорожной одежды. По завершению строительства производится финальный приемочный контроль, после которого принимается решение о сдаче дороги в эксплуатацию или устранении дефектов.

Согласно нормативу, приемку с составлением актов освидетельствования скрытых работ проводят после выполнения следующих работ:

• снятие мохового или дернового слоя, выторфовывание, корчевка пней, устройство уступов на косогорах;
• замена грунтов или осушение основания;
• устройство свайных или иных типов оснований под насыпями;
• устройство теплоизолирующих слоев;
• устройство водоотвода и дренажей, укрепление русел у водоотводных сооружений;
• возведение и уплотнение земляного полотна и подготовка его поверхности для устройства дорожных одежд;
• устройство и уплотнение конструктивных слоев дорожных одежд;
• установка элементов швов расширения и коробления;
• установка арматуры (при устройстве цементобетонных покрытий);
• установка копирной струны.

Контролю подлежит до 20% от общей протяженности принимаемой дороги. Должно быть произведено не менее 10 измерений в точках, на расстоянии не более 50 метров друг от друга. В ходе проверке специалисты подтверждают плотность слоев дорожных одежд и их ровность, прочность и толщину покрытия, а также его шероховатость и параметры сцепления с шиной. Качество проверяют внешним визуальным и инструментальным осмотром, а также путём отбора проб и последующим испытанием образцов в соответствии с действующими нормами.

Контроль качества эксплуатируемой автодороги

В ходе эксплуатации любые дороги неминуемо изнашиваются, а значит требуют ремонтных работ для чего производится оценка их текущего состояния.

Диагностика автомобильных дорог – это периодическое обследование, сбор и анализ информации о параметрах, характеристиках и условиях функционирования дорог, наличии дефектов и причин их появления и пр. для оценки и прогноза их состояния дорог в процессе дальнейшей эксплуатации. В ходе обследования производится определение степени соответствия нормативным требованиям фактических потребительских свойств автомобильных дорог, их основных параметров и характеристик.

Первичное обследование дороги можно прировнять к приемочному контролю, который производится в полной мере сразу после завершения строительных работ, но также и после завершения реконструкции. Однако требуются и периодические проверки, которые помогут оценить периодические характеристики, такие как прочность, шероховатость, колейность, сцепные качества.

В данном случае, специалисты строительной лаборатории могут быть полезны в ходе полевых работ, которые включают в себя осмотр и визуальную оценку отдельных элементов дорог и дорожных сооружений, а также лабораторные исследования образцов-кернов, которые позволяют подтвердить качество использованных материалов и степень их текущего износа для принятия решения об объеме ремонтных работ.