КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Покрытие
автомобильных дорог из сборных железобетонных плит
В современных автомобильных дорогах
все большее значение приобретают монолитные и сборные железобетонные покрытия,
предназначенные для автомобильного движения большой интенсивности, скорости и
грузоподъемности.
Сборные покрытия по сравнению с
монолитными имеют значительные преимущества, из которых наиболее существенными
являются:
- круглогодичное изготовление бетонных
и железобетонных плит и заблаговременное создание запасов их по всей трассе
строительства ;
- возможность полной механизации и
снижение трудоемкости работ; неограниченная дальность транспортирования
изделий, что недопустимо для бетонной смеси при строительстве монолитных дорог;
широкая возможность круглогодовой работы и равномерная загрузка рабочей силы и
транспорта в течение всего года;
- облегчение производства работ в
местах, где затруднено устройство объездов (в населенных пунктах, на узких
дамбах и т.д.);
- возможность повторного применения
плит при устройстве временных дорог.
Укладка сборных бетонных и
железобетонных плит в дорожное покрытие
в зимнее время (при готовом земляном полотне и основании) почти не отличается
от работы в летнее время. Это большое преимущество перед монолитными покрытиями,
при сооружении которых в зимнее время приходится предусматривать дополнительные
меры: добавку разных солей, подогрев компонентов бетонной смеси, укрытие и
обогрев ее в процессе твердения, а также в период перевозки и после укладки,
В то же время сборные дорожные покрытия из бетонных и железобетонных плит
обладают рядом недостатков:
- пока еще нет рациональной
конструкции дорожной плиты, не решен вопрос о связи плит с основанием;
- конструкции применяемых стыков не
обеспечивают полностью передачи нагрузки от плиты к плите;
- имеется большое количество швов,
выходящих на поверхность покрытия;
- недостаточно разработаны методы и
технология укладки плит;
- довольно высока себестоимость
сборных покрытий, которая в ряде случаев оказывается больше, чем монолитных.
Несмотря на эти недостатки, сборные
покрытия являются прогрессивными конструкциями. Выгодность применения сборных
покрытий, выбор их типов и конструкций в каждом конкретном случае должны быть
обоснованы технико-экономическими расчетами с учетом климатических и грунтовых
условий, наличия материалов и производственной базы для изготовления плит,
способов их транспортирования, а также характера движения по дороге.
Классификация
и общие требования к сборным железобетонным изделиям
Обширная номенклатура сборных
железобетонных изделий по своему назначению может быть разделена на следующие
группы:
- для покрытий дорог и тротуаров;
- для дорожных ограждений и знаков;
- для искусственных сооружений;
- для зданий дорожной и автотранспортной службы.
Изделия
для покрытий дорог. В настоящее время
существует много различных конструкций железобетонных элементов для дорожных
покрытий, которые могут быть подразделены по следующим основным признакам:
- по количественному соотношению
основных материалов, применяемых в конструкции, - бетону и стали;
- по виду и состоянию арматуры;
- по конструктивным формам и характеру
работы элемента под нагрузками;
- по виду примыкания элементов в
покрытии.
По количественному соотношению
основных материалов сборные элементы покрытия могут быть:
- железобетонными, где насыщение
арматурой и ее распределение в теле элемента принимаются по техническим нормам
проектирования обычных строительных деталей и конструкций;
- армобетонными, в которых арматуру
закладывают с распределением только в зонах сечения элемента, наиболее
подверженных разрушению (края, углы);
- комбинированными, состоящими из
железобетонной ребристой обоймы и межреберного заполнения их бетоном;
- ребристая обойма воспринимает
большую часть нагрузки, а заполнение служит лишь средой, способствующей
равномерной передаче нагрузки с покрытия на основание.
По виду армирования элементы покрытий
могут быть:
- с ненапряженной арматурой в виде
стержней, сеток, каркасов;
- с предварительно напряженной
арматурой в виде стержней или пучков из высокопрочной стальной проволоки;
- с комбинированной арматурой.
По конструктивным формам и
характеру работы под нагрузкой элементы покрытий могут быть в виде балок,
мелких блоков и плит.
К балочным условно могут быть отнесены
такие элементы, длина которых более чем в 3 раза превышает ширину, составляющую
не более 2-2,5 диаметра круга, равновеликого площади контакта колеса от
расчетного типа автомобиля.
К мелким блокам относятся элементы,
длина и ширина которых не превышает 2-3 диаметра круга, равновеликого площади
контакта колеса от расчетного типа автомобиля. Ввиду малых размеров блоки
обладают высокой жесткостью и работают на сжатие; изгибающие моменты в них
маленькие и всегда однозначны.
Элементы покрытий с большой площадью
условно можно отнести к плитам, работа которых в покрытии характеризуется
возникновением значительных по величине знакопеременных изгибающих моментов как
в средней части, так и по краям плиты.
Исследования и практика показывают, что
из всех рассмотренных элементов сборных покрытий наиболее эффективными в
экономическом и производственном отношениях являются плиты.
Общие требования к плитам для покрытий
автомобильных дорог установлены следующие:
- марка бетона плит по прочности на
сжатие - не менее 300, а плит для покрытий аэродромов не менее 400 при
проволочной арматуре и не менее 300 при стержневой;
- марка бетона плит по прочности на
растяжение при изгибе должна быть не менее 45;
- морозостойкость бетона плит (Мрз)
должна быть: для районов с умеренными и суровыми климатическими условиями не
менее 100, а для районов с особо суровыми климатическими условиями - не менее
150;
- допускаемые отклонения от размеров
плит следует устанавливать по классу точности не ниже 10 (по СНиП).
Изделия для дорожных ограждений и знаков выполняются из тяжелого
бетона в виде столбов. При этом марка бетона дорожных ограждений должна быть не менее 400, а для
сигнальных и путевых знаков - не менее 200. Допускаемые отклонения этих изделий
от проектных размеров разрешается устанавливать по любому классу точности;
внешний вид изделий - качество их поверхности, должно отвечать определенным
декоративным требованиям.
Изделиями для искусственных сооружений
на автомобильных дорогах служат пролетные строения мостов, путепроводов,
элементы водопропускных труб, стоек мостов и трубопроводов, блоки фундаментов
опор и др. Все изделия этого назначения изготовляют из тяжелого цементного
бетона. Марка бетона выбирается в зависимости от вида изделий. Так, для
сквозных пролетных строений больших и внеклассных мостов всех назначений марка
бетона по прочности на сжатие должна быть не менее 400; для стоек опор мостов и
трубопроводов, насадок, железобетонных элементов массивных опор мостов среднего
класса и выше - не менее 300 и для блоков фундаментов опор, свай, элементов
ростверка, элементов труб, сплошных пролетных строений и всех прочих
железобетонных изделий - не менее 200.
Величина отпускной прочности бетона
предварительно напряженных железобетонных изделий пролетных строений мостов
должна быть не менее 80% от проектной. Отпускная прочность бетона других
изделий устанавливается специальными техническими условиями на каждый вид
изделия в зависимости от назначения изделий, времени года, условий их монтажа и
срока загружения, но во всех случаях должна быть не менее 70% от марки бетона
по прочности на сжатие.
Марка бетона по морозостойкости (Мрз) в
железобетонных изделиях для мостов и труб должна быть не менее 200. Допускаемые отклонения изделий от проектных
размеров должны устанавливаться по классу точности не ниже 10.
Изделия для зданий дорожной и автотранспортной службы. К объектам зданий
дорожной службы относятся здания
дорожных управлений, дорожных участков,
дорожно-ремонтных пунктов, здания для дорожно -линейных мастеров, дома для
рабочих и служащих, занятых ремонтом и содержанием дорог, охраной больших
мостов, содержанием переправ, производственные и вспомогательные помещения,
необходимые для ремонта дорог и хранения дорожных машин, инструмента и материалов. Зданиями
автотранспортной службы являются: автомобильные станции, автовокзалы,
промежуточные остановочные пункты автобусных сообщений, гаражи-стоянки, станции
технического обслуживания автомобилей, автозаправочные станции, склады горючего
и смазочных материалов, пункты связи, дома отдыха шоферов, а также гостиницы,
общежития, рестораны, буфеты и др.
Номенклатура железобетонных изделий,
применяемых для строительства зданий
дорожной и автотранспортной службы,
принципиально не отличается от применяемых в жилищном, гражданском и
промышленном строительстве. По своему конструктивному назначению эти изделия
подразделяются на следующие:
- изделия для фундаментов и подземных
частей зданий - блоки фундаментов, фундаменты под колонны, фундаментные балки,
сваи, панели и блоки стен подвалов, цокольные панели и другие изделия
конструктивных элементов зданий, располагающихся ниже уровня земли;
- для конструкций каркасов зданий -
колонны, ригели, прогоны, балки и фермы покрытий и др.;
- изделия для стен зданий - панели и
блоки наружных стен; плиты и панели перегородок;
- изделия для междуэтажных перекрытий -
панели и настилы перекрытий;
- изделия для покрытий - панели и
плиты покрытий;
- элементы лестниц - лестничные марши,
лестничные площадки, совмещенные марши с полуплощадками, косоуры, ступени,
проступи.
В настоящем параграфе рассматриваются
изделия для покрытий дорог (плиты, бортовые камни) и для искусственных сооружений,
имеющие специфические отличия от других изделий, широко распространенных в
жилищном и гражданском строительстве .
Железобетонные
плиты
Плиты для покрытий дорог отличаются
формой, характером опирания на основание и соединениями между собой при устройстве
полотна покрытия.
По форме плиты могут быть
шестиугольными, квадратными, прямоугольными и трапецеидальными.
По характеру опирания на основание
дорожные плиты подразделяются:
- на гладкие со сплошным опиранием на
основание плоской поверхностью;
- с краевыми бортиками, опирающимися
на основание всей поверхностью, и бортиками, врезающимися в основание на полную
высоту;
- на кессонные и ребристые,
опирающиеся на основание ребристой поверхностью;
- на мелкоребристые;
- на решетчатые, опирающиеся на
основание не только нижней поверхностью элементов решетки, но при заполнении
плит плотным материалом и наклоненными боковыми гранями отверстий;
- на плиты, дополнительно опирающиеся
краями или углами на подкладки в основании.
По виду примыкания сборные элементы
могут быть разделены на укладываемые со свободным стыком, обеспечивающим их
независимую работу, и на соединяемые упруго-податливым или жестким стыком.
Шестиугольные плиты (рис.1) изготовляют
малыми и большими.
Рис.1. Типы шестиугольных плит
Малые плиты (рис.1, а)
представляют собой шестиугольник со стороной 30 и толщиной 15 см. Армируют их
металлическими тяжами, которые проходят через центр и заканчиваются на
периферии петлями, куда вставляют штырь или болт для соединения со смежными
плитами.
Малые плиты имеют ряд существенных
недостатков, что ограничило их применение. К этим недостаткам следует отнести
значительную ширину швов (5-10 мм), что увеличивает проникновение влаги в
основание, недостаточную надежность передачи нагрузки от одной плиты к другой,
а также трудность механизации их укладки.
Большие плиты. В настоящее время
предложено несколько конструкций шестиугольных больших плит.
Шестиугольная плита представляет собой
шестиугольник (рис.1, б) с круглой овальной выемкой в нижней части. Такая плита
работает как купол. Для восприятия возникающего при этом распора плиту армируют
напряженной арматурой. Конструктивные особенности данной плиты позволяют
уменьшить расход бетона и несколько улучшить устойчивость против сдвигов.
Недостатком этих плит является
трудность обеспечения совместной работы их с основанием; в результате
центральная часть плиты испытывает при нагрузке большие напряжения, чем ее
края, и требует усиления армирования в центре плиты.
Шестиугольная ребристая плита
конструкции Харьковского автомобильного дорожного института (рис.1, в) имеет
треугольные ребра по диагоналям и борта по периметру, которые увеличивают
контакт плиты с основанием. Выступы по периметру служат для передачи нагрузки
на соседние плиты. Такие плиты армируют стальными прутьями с предварительным
напряжением. Треугольные ребра и борта улучшают работу плиты под нагрузкой и
этим позволяют значительно сократить расход стали и бетона.
Квадратные плиты более распространены,
чем шестиугольные. Покрытие из них не требует полуплит, что ведет к уменьшению
швов, они удобнее в изготовлении, транспортировании и монтаже.
Прямоугольные
плиты. К прямоугольным относят плиты с отношением сторон от 1:1,5 до 1:2,5.
Они редко применяются при строительстве магистральных и городских дорог.
Например, на участке дороги Ростов - Минеральные Воды применены плиты размером
300х175х18 см со скошенными углами, армированные двойной сеткой и стержнями.
После укладки плиты омоноличивали в углах цементным раствором. Конструкция плит
оказалась слабой для интенсивного автомобильного движения.
Более широкое распространение получили
прямоугольные решетчатые плиты на временных дорогах (рис.4). Особенностями этих
плит являются сквозные отверстия, сужающиеся кверху и обеспечивающие
устойчивость плиты против сдвига в горизонтальном направлении. Отверстия
уменьшают также расход бетона. Сосредоточение арматуры между пустотами
позволяет несколько уменьшить и ее расход.
Рис.4. Решетчатые плиты
а - верх;
б - низ плиты.
Для устройства защитных (предупреждающих)
полос вдоль края бетонного покрытия служат прямоугольные рифленые плиты. В плане
плита имеет прямоугольную форму размером 0,8х1,20 м при толщине 16-18 см.
Армируют их сеткой из стальной проволоки диаметром 6 мм, расположенной в нижней
части. Низ плиты имеет ровную гладкую поверхность, а верх - рифление в виде
круглых лунок, которые расположены по ширине плиты с небольшим уклоном для
стока воды.
Для соединения с бетонным покрытием
дороги на большей стороне плиты устраивают выемку прямоугольного сечения, а на
торцах для стыкования плит с одной стороны паз, с другой - выступ.
Плиты изготовляют из бетона М300. Вес
плиты - 0,50 тс.
Трапецеидальные плиты применяют в
некоторых случаях на кривых малых радиусов для временных дорог (рис.5). Размер
плиты в плане 150х58х310 см отвечает закруглению радиусом 12 м.
Рис.5. Трапецеидальная
плита для устройства закруглений
Плита армирована каркасом из Ст. 3
стержнями диаметром 6 мм. Вес плиты - 1,13 тс.
Применяют иногда и более длинные плиты
с соотношением сторон более 1:2,5, но они имеют больший периметр по сравнению с
равновеликими плитами другой формы, поэтому длина швов в покрытии будет
наибольшей, что является их недостатком.
Преимущество длинных плит - удобство
изготовления, монтажа и транспортирования.
Технология укладки плит в дорожное покрытие
Подготовительные
работы
Перед укладкой плит необходимо
провести подготовительные работы - проверку готовности основания, разбивку
покрытия, выбор путей подвоза плит к месту их хранения и укладки.
Качество основания и соответствие
заданным геометрическим размерам проверяют дважды: после его устройства и
непосредственно перед укладкой плит.
Разбивка покрытия осуществляется в
зависимости от конструкции покрытия, типа плит и намеченных способов укладки.
Наиболее проста разбивка покрытия из квадратных и прямоугольных плит,
укладываемых на основание без подкладок. В этом случае ограничиваются разбивкой
продольной оси покрытия, на ней через каждые 10-20 м устанавливают деревянные
колья, между которыми натягивают разбивочный шнур. Плиты укладывают на
основание справа и слева от шнура.
При разбивке колейных покрытий на
подготовленном основании предварительно восстанавливают ось дороги, затем
вправо и влево от оси откладывают половину ширины межколейного пространства.
Это положение фиксируют кольями и натянутым шнуром, по которому укладывают
плиты.
В большинстве случаев при монтаже
сборных бетонных покрытий ограничиваются только разбивкой в плане. Вертикальные
отметки проверяют непосредственно при укладке плит.
Важным моментом подготовительных работ
является выбор путей подвоза плит и мест для их размещения и хранения. Наиболее
рациональным является подвозка плит по готовой проезжей части к
крану-укладчику. В этом случае необходимо обеспечить разворот автомобилей после
разгрузки. При подвозке плит автомобилями с прицепами условия разворота
осложняются, тогда устраивают съезды и поворотные площадки.
При устройстве колейных покрытий плиты
подвозят обычно по готовой колее, а разгруженные автомобили возвращаются по
грунтовым объездам.
При строительстве дорожных покрытий с
предварительной вывозкой плит на трассу назначают место склада. При
складировании плит на обочинах места для штабелей выбирают на таком расстоянии
друг от друга, чтобы можно было укладывать плиты без перемещения крана с
подвешенной плитой.
Укладка
плит
Плиты укладывают по законченному
основанию, используя самоходные стреловые краны на автомобильном или гусеничном
ходу. Краны размещают на уложенной части покрытия, и укладку плит ведут «от
себя». Подвозят плиты также по готовым участкам покрытия к месту укладки. С
помощью кранов плиты снимают с автомобиля на промежуточный склад или сразу
укладывают в покрытие, совмещая таким образом разгрузку и укладку.
Перед укладкой плиты должны тщательно
осматриваться. Не допускаются к укладке плиты со сколами углов и обнажившейся
арматурой.
Плиту в покрытие опускают так, чтобы
она одновременно всей нижней плоскостью коснулась основания. Для этого ее
подвешивают над площадью укладки на высоте 20-30 см строго параллельно
основанию с учетом поперечного и продольного уклонов на данном участке.
Перекосы плиты при опускании недопустимы, так как это может вызвать повреждение
основания. Поврежденное основание ухудшит опирание на него плит и при
эксплуатации вызовет от движения транспортера раскачивание их, нарушит
монолитность покрытия, и в конечном счете оно разрушится.
Плиту опускают на предназначенное ей
место по возможности точно. Всякое смещение в плане увеличивает размеры швов и
приводит к нарушению проектной конструкции соединения плит. После опускания
плита должна плотно опираться нижней поверхностью на основание. В любой точке
нижней поверхности плиты должен быть обеспечен контакт между бетоном и
материалом основания. Если этот контакт не будет обеспечен, могут нарушиться
расчетные усилия; в материале плиты возникнут дополнительные напряжения,
которые в неблагоприятных условиях существенно превысят расчетные, что, в свою
очередь, приведет к преждевременному разрушению плиты. Кроме того, возможна
просадка плит, что вызовет неровность покрытия.
Плотность укладки плиты на основание
проверяют с помощью отпечатка. Для этого плиту укладывают на место и временно
ослабляют тяговый трос, что обеспечивает полную передачу веса плиты на
основание. Спустя некоторое время, плиту снова поднимают на небольшую высоту и
по отпечатку на основании судят о качестве прилегания плиты к основанию. В
случае необходимости поправляют основание - срезают отдельные бугорки или
подсыпают дополнительно материал.
Одновременно с проверкой плотности
опирания проверяют и ровность покрытия с помощью рейки. При самых невыгодных
положениях рейки на поверхности покрытия просвет под ней в любом месте не
должен быть более 5 мм, а превышение одной плиты над другой - не более 3 мм. В
дальнейшем неизбежна некоторая осадка плит, поэтому окончательно ровность
покрытия проверяют не ранее чем через 15-20 суток после эксплуатации.
Если плотность опирания плиты на основание
и ровность поверхности покрытия удовлетворительны, плиту освобождают от захвата
и приступают к укладке следующей.
Монтаж плит может производиться по
заранее установленным под стыки плит бетонным подкладкам в виде балочек, шпал,
шашек. При установке подкладок по основанию добиваются правильности как
высотных отметок, так и положения всей поверхности подкладки в соответствии с
данным уклоном трассы дороги. Правильно установить подкладку с одного раза
обычно не удается и приходится по 2-3 раза поднимать ее, увеличивать или
уменьшать глубину гнезда и затем снова укладывать на место. После установки
подкладок в соответствии с отметками необходимо тщательно уплотнить и выровнять
основание.
Плиты сборных колейных покрытий укладывают
аналогично сплошным сборным покрытиям. Так как колейные покрытия устраиваются
на временных дорогах, главным образом для грузового движения с небольшими
скоростями, то требования к ровности несколько снижаются, и превышение плиты на
стыках допускается до 1 см. Благодаря небольшой ширине колеи и конструкции
решетчатых плит, обычно применяемых в этом случае, отпадает необходимость в
тщательной проверке плотности опирания на основание, а также контрольных
подъемов и повторных укладок плит.
Монтаж плит с помощью стреловых кранов
имеет существенные недостатки, особенно ощутимые при строительстве сплошных
покрытий капитального типа с интенсивным движением на больших скоростях.
Разработан ряд предложений по
улучшению технологического процесса укладки плит.
На участке укладки сборного покрытия
устанавливают рельс-формы. Песчаное основание между рельс-формами уплотняют и
планируют профилирующей машиной с вибрирующим брусом. По рельсам передвигаются
два самоходных крана и козловой кран с двумя тельферами, которыми укладывают
плиты. Кран захватывает плиту, перемещает ее к месту укладки и опускает на
песчаное основание всей плоскостью. Плавное опускание плиты с помощью козлового
крана гарантирует от повреждений основание и в сочетании с тщательной его
профилировкой должно обеспечить плотное опирание плиты.
Следующее предложение по технологии
укладки плит заключается в изменении очередности и устройства двух последних
слоев дорожной одежды: песчаного основания и покрытия из бетонных плит. Над
основанием на весу устанавливают точно в проектном положении сборные бетонные
плиты, а затем под ними устраивают песчаное основание.
Хорошие результаты достигаются при
установке плит посредством вибрации, которая обеспечивает плотное опирание плит
на песок основания по всей поверхности. Под действием вибрации ослабевают силы
трения между частицами песка, а также между песком и нижней поверхностью плиты,
и происходит перераспределение частиц песка в зоне, прилегающей к плите. Песок
частично приобретает свойства жидкости и как бы растекается под плитой.
Устойчивость сборных плит и всего покрытия
может быть достигнута с помощью нагнетания под плиты цементных растворов.
Нагнетание (инъецирование) цементного раствора может применяться при плитах с
куполообразным очертанием нижней поверхности. Назначение нагнетания -
обеспечить плотное прилегание плиты к основанию.
Инъецирование производят после
исправления отдельных деталей и неровностей покрытия. Для раствора применяют
портландцементы или шлакопортландцементы марки 300 и 400, песок или суглинок и
ускорители твердения. Для инъецирования применяют водоцементные смеси состава
от 1:0,5 до 1:5; водоцементопесчаные растворы состава от 1:1:0,72 до 1:5:2,14;
водоцементосуглинистые растворы состава от 1:1:0,78 до 1:2:1,4 и др.
Для ускорения твердения применяют
добавки хлористого кальция или хлористого натрия от 2 до 3% от веса цемента.
Омоноличивание стыков плит
Стыки заделывают немедленно после
окончательной посадки плит в покрытие. Различают стыки передающие и не
передающие усилия с одной плиты на другую.
Швы, передающие усилия с одной плиты
на другую, заделывают сваркой выпущенных из бетона концов арматуры смежных плит
с последующей заливкой мест сварки холодной асфальтобетонной смесью (покрытие
постоянного типа) или соединением плит деревянными шпонками (временные колейные
покрытия). Швы, не передающие усилия, заливаются мастикой.
Во всех случаях швы должны быть
водонепроницаемыми.
Стыки на углах плит после сварки или
бетонные шпонки между торцами плит чаще всего заделывают мелкозернистым бетоном
или песчаным раствором. Бетонную и растворную смесь доставляют к месту работ в
сухом виде, затем перемешивают с водой и укладывают в заделываемые швы.
Уложенную смесь уплотняют штыкованием или площадочными вибраторами.
После отделки поверхности бетонного
покрытия организуют уход за ним, обеспечивая нормальные температурно-влажностные
условия твердения бетона в стыках. Затем участок закрывают для движения на
период набора бетоном необходимой прочности, иначе может произойти разрушение
бетонных заделок стыков плит.
Необходимость закрывать движение
является существенным недостатком сборных бетонных покрытий. Этот недостаток
можно устранить путем применения быстротвердеющих цементов.
Комментариев нет:
Отправить комментарий