151 удк 625.7.032.32.001.5 требования к ровности
advertisement
УДК 625.7.032.32.001.5 ТРЕБОВАНИЯ К РОВНОСТИ ДОРОЖНЫХ ОСНОВАНИЙ И ПОКРЫТИЙ. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ НЕРОВНОСТЕЙ Генеральный директор, инженер К.В. Могильный, канд. техн. наук В.В. Чванов, д-р техн. наук, профессор О.А. Красиков (ФГУП «РОСДОРНИИ») Конт. информация: 8 (495) 452-42-35 В статье рассмотрены современные требования к ровности дорожных оснований и покрытий, а также методы и средства измерений неровностей. Представлены требования к ровности по величине просветов под рейкой, величине разности относительных отметок, международному индексу ровности IRI, спектральной плотности микропрофиля, которые вошли в подготовленные проекты двух отечественных стандартов. Ключевые слова: требования к ровности дорожных оснований и покрытий, методы и средства измерений неровностей, просветы под рейкой, разность отметок при нивелировании, международный индекс ровности IRI, спектральная плотность микропрофиля, профилометр. Ровность дорожных покрытий является одним из важнейших показателей транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог. От нее зависит удобство, безопасность и скорость движения автомобилей, а также транспортные расходы, в том числе, расход топлива и себестоимость перевозок. В связи с этим, в отечественной и зарубежной практике особое внимание уделяется обеспечению высоких показателей начальной ровности покрытий в период строительства автомобильных дорог и поддержанию ее в период эксплуатации до очередного ремонта. Причем исходная (начальная) ровность во многом определяет процесс ее деградации во времени. Чем лучше начальная ровность, тем в меньшей степени происходит ее ухудшение во времени при прочих равных условиях, что объясняется ударной формой взаимодействия колеса автомобиля с неровным покрытием. Поэтому в мировой практике при заключении договоров с Подрядчиком определяются предельные требования к ровности, которые необходимо обеспечить, а также условия возможного поощрения (увеличения оплаты выполненных работ) при дополнительном улучшении ровности. 151 Предельные требования к ровности дорожных покрытий в период строительства обосновываются исходя из возможности достижения высоких результатов с использованием современной дорожностроительной техники, ответственности инженерного сооружения (категории дороги) и экономических показателей дорожного строительства. В период эксплуатации ровность дорожного покрытия поддерживают (восстанавливают) посредством выполнения ремонтов с обеспечением требований к ней исходя из санитарных норм воздействия вибрации на человека, ответственности сооружения и экономических показателей с использованием критерия суммарных дисконтированных затрат. Значительные по объему исследования, касающиеся обоснования требований к ровности дорожных оснований и покрытий, выполненные в последние годы в различных странах [1-9], в том числе в Российской Федерации (СоюздорНИИ, ГипродорНИИ, МАДИ, ФГУП «РОСДОРНИИ» [1,10-13]), позволили определить новый качественный уровень требований к ровности дорожных покрытий с учетом используемых в мировой практике показателей и современных измерительных средств. На этой основе были подготовлены проекты двух отечественных стандартов: «Дороги автомобильные. Требования к ровности дорожных оснований и покрытий» [14] и «Дороги автомобильные. Методы и средства измерений неровностей оснований и покрытий» [15]. В первом стандарте нормы ровности в период строительства (реконструкции, капитального ремонта) представлены по четырем показателям: - основные: • по величине просветов под рейкой; • по величине разности относительных отметок при нивелировании; • по международному индексу ровности; - дополнительный (рекомендуемый): • по спектральной плотности микропрофиля. Основными показателями являются просветы под рейкой, значения которых нормированы и достаточно отработаны на практике. Эти значения используются в нормативных документах по оценке качества и приемке работ, причем во всех странах бывшего Советского Союза. В Европейских странах также широко применяют рейку в период приемки дорог в эксплуатацию. Кроме того, к основным показателям относится разность относительных отметок при нивелировании, что также достаточно отработано на практике и представлено в нормативных документах по приемке дорог в эксплуатацию. 152 Следует отметить, что «просвет под рейкой» и «разность высотных отметок»,в отличие от других показателей, довольно широко применялись при контроле неровностей дорожных оснований и покрытий в период строительства. Вместе с тем, методы измерений неровностей по этим показателям (с использованием рейки и нивелира) характеризуются низкой производительностью и в случае значительной протяженности построенных дорог применяются выборочно, на участках длиной не более 500 м. В связи c этим, в стандарте предусмотрены два современных показателя, которые могут быть получены высокопроизводительными приборами (профилографы, профилометры и даже откалиброванные по шкале IRI бампинтеграторы и толчкомеры). Нормы ровности в период строительства по шкале IRI соответствуют требованиям по трехметровой рейке, которые были получены путем корреляционных испытаний. Оценка ровности по спектральной плотности микропрофиля введена как дополнительный показатель, рекомендуемый для вновь построенных дорог IА и IБ категорий с тем, чтобы определять неровности длиной 50 м и более, которые могут сказываться на транспортных средствах, движущихся со скоростью 100 км/ч и более. Все известные в настоящее время как в России, так и за рубежом показатели ровности имеют один общий недостаток – ограниченный рабочий диапазон длин волн. Так, при помощи трехметровой рейки обеспечивается возможность контролировать неровности с длинами волн не более 5 - 6 м, показатель IRI «работает» в диапазоне от 1 до 25 м, «метод разности вертикальных отметок» - от 10 до 40 м, а спектральная плотность микропрофиля – во всем заданном диапазоне длин волн (теоретически от 0 до ∞). К тому же первый и третий методы – точечные, что при контроле может приводить к пропуску отдельных неровностей. Показатели IRI и спектральная плотность микропрофиля, наоборот, малочувствительны к единичным неровностям. В связи с этим применение в настоящее время вышеприведенных показателей ровности в совокупности дает возможность обеспечить высокую достоверность результатов. Их использование позволяет достичь «взаимного дополнения» с перекрытием всего диапазона длин волн неровностей, оказывающих влияние на автомобиль при движении. В подготовленном стандарте, в отличие от действующих нормативных документов, четко указано, что ни один из предлагаемых показателей не должен превышать установленных значений. Такая трактовка позволит избежать конфликтных ситуаций, возникающих при использовании различных типов приборов и соответствующих им нормативов. Тем более, что в подготовленном втором стандарте [15] предусмотрено, 153 что при строительстве Подрядчик контролирует неровности по показателям рейки и нивелира, а сдает в эксплуатацию участок дороги по шкале IRI с возможными контрольными проверками по рейке и нивелиру. Следует также отметить, что при наличии прибора для измерения микропрофиля имеется возможность на стадии приемки построенного участка дороги, с использованием специальных программных продуктов, определить любой из четырех показателей, т. е. через микропрофиль можно автоматизировано дать оценку по всем четырем показателям. Спектральная плотность предлагается как необязательный показатель, поэтому новым, по сравнению с действующими, является только показатель IRI. Данный показатель, являясь логическим развитием понятия ровности по толчкомеру, не обладает его существенным недостатком – зависимостью показаний толчкомера от особенностей подвески используемого автомобиля. Поэтому введение показателя IRI позволит оценивать ровность дорожного покрытия более достоверно и независимо от базового автомобиля. С другой стороны, введение этого показателя не должно вызвать затруднений у специалистов, так как физический смысл его такой же, как у толчкомера. Известно, что при строительстве автомобильных дорог ровность дорожного покрытия в значительной степени определяется ровностью слоев основания дорожной одежды. Поэтому ровность оснований принято также нормировать. В табл. 1, 2 и 3 представлены требования к ровности дорожных оснований и покрытий в период строительства, реконструкции и капитального ремонта автомобильных дорог . Нормы ровности в стандарте представлены в виде допустимых (предельных) значений, которые являются обязательными. Ими учитываются категория дороги, а также материалы основания и покрытия. Это согласуется с требованиями, заданными по просветам под рейкой. Необходимость учета категории дороги и материала основания или покрытия при оценке их ровности при строительстве, реконструкции или капитальном ремонте очевидна.∗ ∗ Если требования задать только по категориям, то возможны случаи, когда материал покрытия (основания) будет иметь решающее значение. Например, IV категория и два варианта покрытия: холодный асфальтобетон и гравийнопесчаная смесь, ГПС (очевидно требования должны быть разными). Второй пример: основание дорожной одежды дороги II категории в одном случае представлено черным щебнем, в другом – ГПС (очевидно требования различны). 154 Таблица 1 Нормы ровности дорожных оснований и покрытий в период строительства, реконструкции или капитального ремонт по показателям просветов под трехметровой рейкой № п/п 1 2 3 Основания и покрытия Асфальтобетонные и монолитные цементобетонные основания и покрытия: • дороги I категории; • дороги II и III категорий Основания и покрытия из черного щебня, холодных асфальтобетонных смесей, из грунтов и отходов промышленности, укрепленных вяжущими: • дороги I, II, III категории; • дороги IV и V категории Щебеночные, гравийные, шлаковые основания и покрытия: • дороги I, II, III категории; • дороги IV и V категории Допустимый просвет под рейкой, мм Требования • 3 (5) 5 (7) • 5% измерений могут иметь под рейкой просветы до 6 мм (в поперечном направлении до 10 мм) 5% измерений – до 10 мм (14 мм) 7 (10) 10 (15) • 5% измерений до 14 мм (20 мм) • 5% измерений до 20 мм (30 мм) 10 (15) 15 (15) • 5% измерений до 20 мм (30 мм) • 5% измерений до 30 мм (30 мм) Примечание: В скобках указаны допустимые просветы под рейкой в поперечном направлении. Таблица 2 Предельно допустимые значения разности относительных отметок Категория автомобильной дороги I, II III Для остальных категорий дорог Разность относительных отметок, мм Расстояние между точками, м 5 10 20 до 5 до 8 до 16 до 7 до 12 до 24 не нормируется Примечание: 1. Не менее 90% определений должно быть в пределах, указанных в табл. 2, а остальные 10 % определений должны не превышать этих значений более, чем в 1,5 раза. 2. Данные требования распространяются только на дорожные покрытия после строительства и реконструкции дорог I, II, III технических категорий. 155 Таблица 3 Нормы ровности дорожных оснований и покрытий в период строительства, реконструкции или капитального ремонта по шкале IRI № п/п 1 2 3 Основания и покрытия Асфальтобетонные и монолитные цементобетонные основания и покрытия: • дороги I категории; • дороги II и III категорий. Основания или покрытия из черного щебня, холодных асфальтобетонных смесей, из грунтов и отходов промышленности, укрепленных вяжущими: • дороги I, II и III категорий; • дороги IV и V категорий. Щебеночные, гравийные и шлаковые основания и покрытия: • дороги всех категорий Допустимое значение IRI, м/км до 2,1 до 2,6 до 4,1 до 4,6 до 6,4 Возможность реализации предлагаемых норм проверялась на принятых в эксплуатацию дорогах, расположенных на территории Московской и Тверской областей, а также путем анализа результатов исследований, проведенных в 2004-2010 гг. Так, на многих участках дорог «Чуйский тракт», КАД, МКАД, «Беларусь», «Россия», «Холмогоры», «Дон», «Кола» и др. после строительства и капитального ремонта были зафиксированы показатели IRI от 0,8 до 1,2, что соответствует выполнению требований по показателю просветов под рейкой до 3 мм. Полученные данные свидетельствуют о том, что подрядные организации в состоянии обеспечить предлагаемые нормативы. Необходимым условием обеспечения предлагаемых нормативов является применение современной техники, оборудованной системами автоматического регулирования положения рабочих органов (обязательное условие при работе на автомобильных дорогах I-II категорий). Консультации, проведенные со специалистами предприятий, обеспечивающих высокое качество работ, позволили сделать вывод о том, что гарантией получения требуемой ровности дорожного покрытия является тщательная установка копирующих струн (причем, как при фрезеровании, так и при укладке покрытия), применение на асфальтоукладчиках лыж, использование других технологических приемов. 156 Для оценки ровности по спектральной плотности СП (рекомендуемые для дорог IА и IБ категорий) разработаны и проверены на практике следующие методические положения [13]. Кривую спектральной плотности определяют с использованием выражения (1): , где D0 – коэффициент уровня СП, мм2·м/ц (метр на цикл); W – коэффициент формы; n – дорожная частота, ц/м (цикл на метр); n0 – базовая частота, равная 0,1, ц/м (l = 10 м.); 1 , где l – длина волны неровности, м. Величина D0 характеризует положение СП относительно оси абсцисс, W характеризует наклон линий СП. Рекомендуемое значение коэффициента формы для нормативной кривой W=2,5. Значение коэффициента уровня D0 для нормативной кривой при W=2,5 для дорог категорий IА и IБ составляет 30 мм2 ·м/ц. График нормативной прямой СП представлен на рис. 1 в логарифмических координатах функции (1) - прямая линия; СП должна быть также представлена в логарифмических координатах. 157 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10 -1 10 -2 10 -1 10 0 10 Дорожная частота n, ц/м Рис. 1. Предельные значения СП для категорий дорог IА, IБ на стадии приемки после их строительства и реконструкции Дифференцированная оценка ровности по шкале IRI представлена как рекомендуемая (табл. 4). Это объясняется тем, что в отдельных случаях необходимо знать, что следует понимать под «отличной» ровностью, под «хорошей» и т.д. и возможность достижения этих показателей Подрядчиком. Кроме того, согласно шкале IRI, предусматривается градация оценки от «плохо» до «хорошо», что практикуется во многих странах (США, Канада, ЕС, Беларусь, Казахстан и др.). 158 Таблица 4 Дифференцированная оценка ровности дорожных оснований и покрытий по шкале IRI в период строительства, реконструкции или капитального ремонта Оценка в зависимости от международного индекса ровности IRI, м/км Отлично I. Хорошо Удовлетворительно Неудовлетворительно Асфальтобетонные, укладываемые в горячем состоянии и цементобетонные основания и покрытия Для дорог категории I до 1,2 Свыше 1,2 до 1,7 Свыше 1,7 до 2,1 Свыше 2,1 Для дорог других категорий до 1,7 II. Свыше 1,7 до 2,2 Свыше 2,2 до 2,6 Свыше 2,6 Основания и покрытия из чёрного щебня, холодных асфальтобетонных и дегтебетонных смесей, щебёночных смесей по способу пропитки органическими вяжущими и способом смешения на дороге из крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов и отходов промышленности, укреплённых органическими и неорганическими вяжущими Для дорог категорий I, II, III до 3,2 свыше 3,2 до 3,7 свыше 3,7 до 4,1 свыше 4,1 Для дорог категорий IV и V до 3,5 III. свыше 3,5 до 4,1 свыше 4,1 до 4,6 свыше 4,6 Щебёночные, гравийные и шлаковые основания и покрытия. Основания и покрытия из щебёночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных неорганическими вяжущими материалами Для дорог всех категорий lо 4,9 свыше 4,9 до 5,6 свыше 5,6 до 6,4 159 свыше 6,4 За рубежом, кроме IRI, применяют различные показатели ровности. Например, в Германии применяется показатель AUN, во Франции показатели EPO, EMO, EGO, в США – RN, эти показатели не получили сколько-нибудь широкого распространения. В отличие от них показатель IRI используется во многих странах: Бельгии, Белоруссии, Великобритании, Канаде, Литве, Польше, Словении, Швеции, Финляндии, Австрии и др. В табл. 5 приведены требуемые значения показателя IRI, принятые в ряде зарубежных стран приемке автомобильных дорог в эксплуатацию. Из таблицы видно, что значения показателей вполне сопоставимы с предлагаемыми в стандарте нормами. Таблица 5 Нормы ровности дорожных покрытий по шкале IRI в различных странах. Оценка в период после строительства Качествен ная характеристика ровности покры тия Отличная Хорошая Удовлетворитель ная Неудовлетворитель ная Очень плохая Значения показателя IRI (м/км) при приемке дорог в эксплуатацию в различных странах Финляндия, 2000 г. [9] Канада [9] Всемирный банк, 1982 г. [4] Казахстан [6] The IRI roughness Scale [3] Финляндия [9] до 1,3 1,1-1,3 до 1,7 до 1,0 до 1,3 до 2,0 — 1,4-1,9 1,7-1,9 1,0-2,0 — — 2,0-2,8 1,9-2,1 2,0-3,5 свыше 3,5 2,9-4,1 свыше 2,1 — более 4,2 — Проект стандарта РФ Дороги I категории Дороги II, III категории до 2,5 до 1,2 до 1,7 2,0-2,3 2,5-2,8 1,2-1,7 1,7-2,2 — 2,3-2,4 2,8-3,0 1,7-2,1 2,2-2,6 3,5-5,0 свыше 3,5 свыше 2,4 свыше 3,0 более 2,1 более 2,6 более 5,0 — — — — — I кат. II, III кат. Следует отметить, что в отличие от представленных в табл. 5 требований по разным странам, в подготовленном стандарте нормы по шкале IRI увязаны с показателями ровности по просветам под рейкой (табл. 1, табл. 3). Представленные предельные значения IRI близки к 160 Казахстанским, Финским показателям. Дифференцированность оценок от «неудовлетворительно» до «отлично» отличается от Казахстанских большим интервалом, например, для дорог I категории: ФГУП «РОСДОРНИИ» - от 2,1 до 1,2; Казахстан - от 2,4 до 2,0 и т. д. Оценка «отлично» по показателю IRI близка к рекомендуемым значениям Финляндии, «Всемирного банка», «IRI Scale». Требования к ровности дорожных покрытий в период эксплуатации автомобильных дорог представлены по показателям IRI в табл. 6. Они являются критериями для назначения ремонтов по восстановлению ровности дорожных покрытий. Таблица 6 Нормы ровности дорожных покрытий в период эксплуатации по шкале IRI Техническая категория автомобильной дороги Допустимые значения IRI по видам дорожных покрытий, м/км переходный усоверусовернизший шенст- шенстукрепнеукрепвованвованный лённое лённое ный ка- облегчёнвяжувяжущим питаль- ный щим ный I до 3,4 - - - - II до 3,9 - - - - III до 4,2 до 4,9 до 5,6 - - IV до 4,7 до 5,1 до 6,0 до 7,5 - V - до 5,6 до 6,6 до 7,9 до 8,0 Неровности дорожного покрытия в период эксплуатации оказывают влияние на водителя, автомобиль, перевозимый груз и безопасность движения, а также на величину динамических нагрузок на дорогу. По данным зарубежных исследований, наиболее значимым из указанных факторов является влияние неровностей на психофизиологическое состояние водителя. 161 Поэтому требования к ровности дорожного покрытия прежде всего должны быть обоснованы исходя из допустимых санитарных норм воздействия вибрации на человека, находящегося в автомобиле. Для обоснования показателей ровности в ФГУП «РОСДОРНИИ» были проведены измерения виброускорений на сидении водителя, возникающие при движении автомобиля по участкам с различной ровностью дорожного покрытия. На этих же участках были выполнены измерения ровности, характеризуемые показателем IRI. Измерения выполнялись при скоростях движения, соответствующих средним скоростям движения автомобилей, наблюдаемым на дорогах различных категорий в дневное время. Полученные результаты сравнивались с санитарными нормами во всем диапазоне частот, оказывающих воздействие на человека. Нормативными, для стадии эксплуатации, предварительно назначались такие показатели IRI, при которых уровень виброускорений, регистрируемых на сидении водителя, был не менее чем на 15% ниже предельно допустимого уровня, рекомендуемого действующими санитарными нормами. В проекте стандарта нормы ровности в период эксплуатации заданы предельными значениями в зависимости от видов дорожных покрытий и категории дороги, которые являются обязательными. Обоснование норм ровности выполнено с использованием критерия суммарных дисконтированных затрат, что представляет собой решение вариационной задачи, связанной с экономико-математическим моделированием с учетом прогнозирования изменения ровности дорожного покрытия во времени. Начальная ровность задается в соответствии с требованиями в период строительства. Ремонты по восстановлению ровности покрытий моделируются путем задания вариации различных допусков (норм). При этом по вариантам учитывается отдаленность затрат на ремонты, количество ремонтов, их выравнивающий эффект и стоимость, годовые транспортные расходы, годовые текущие расходы на содержание покрытия по вариантам. Оптимальные значения норм ровности определяются путем минимизации суммарных дисконтированных затрат. В ходе выполненных вычислений было отмечено, что на капитальных типах дорожных покрытий ремонты по поддержанию оптимальной ровности следует выполнять только при интенсивности движения свыше 2500 авт./сут. При меньшей интенсивности движения рациональней обходиться средствами текущего содержания и не нормировать требования к ровности. Однако она не должна быть хуже допуска как по условиям безопасности и удобства движения транспорта, так и по санитарным нормам. Таким допуском является ровность покрытия в пределах IRI = 4,7 м/км (согласно исследованиям Чванова В.В., Лушникова Н.А., Стрижевского А.М., Красикова О.А., а также ГОСТ Р 50597-93 (160-180 см/км – по толчкомеру ТЭД-2М) [1, 11, 16]. 162 По аналогии были проанализированы результаты расчетов для усовершенствованных облегченных типов покрытий. При низкой интенсивности движения до 800-1000 авт./сут. суммарные дисконтированные затраты малочувствительны к варьированию допуска по IRI. При интенсивности движения свыше 1000 авт./сут. чувствительность экономико-математической модели возрастает, однако с превышением 3000 авт./сут. она не имеет экстремальных значений. В этой области значений интенсивности движения (свыше 3000 авт./сут.) она (интенсивность) очень существенно влияет на процесс деградации ровности во времени, а транспортные расходы настолько возрастают с увеличением допуска IRI, что затраты на ремонты, даже с резким возрастанием частоты их выполнения, становятся просто несопоставимыми с ними по величине. Это подтверждает тот факт, что область рационального использования усовершенствованных облегченных покрытий ограничивается интенсивностью движения от 1000 до 3000 авт./сут., т. е. в пределах III категории дороги. Отсюда следует вывод, что на этих типах покрытий ремонты по поддержанию оптимальной ровности следует выполнять только при интенсивности движения свыше 1000 авт./сут. При меньшей интенсивности движения целесообразнее обходиться средствами текущего содержания покрытия и не нормировать требования к ровности. Однако она должна быть не хуже допуска по условиям безопасности и удобства движения транспорта, а также по санитарным нормам. Таким допуском для данного вида покрытия является ровность в пределах IRI = 5,1 - 5,6 м/км [16]. В табл. 7 представлены предельно-допустимые значения IRI в период эксплуатации в зависимости от категории дороги и вида дорожного покрытия по отдельным странам. Представленные нормы ровности в проекте стандарта близки к средним значениям по различным источникам. Дифференцированная оценка ровности покрытий в период эксплуатации в зависимости от категории дороги и вида дорожного покрытия, которая несет рекомендательный характер и может быть полезной для эксплуатационных организаций, представлена в табл. 8. Анализ результатов диагностики автомобильных дорог Федерального значения показал, что предлагаемым требованиям на стадии эксплуатации не удовлетворяет 53% покрытий автомобильных дорог I категории. Действующим нормативам не удовлетворяет 49% дорог I категории. 163 Таблица 7 Нормы ровности дорожных покрытий по шкале IRI в разных странах. Оценка в период эксплуатации Категория дороги Интенсивность движения, авт./сут. I свыше7000 II 3000-7000 III Предельно-допустимые значения ровности по шкале IRI, м/км Международный Праэксперимент ВсемирСША БельШвевила Казахный 2002 г. гия ция диагстан ВсемирFILTER банк носный банк, PIARC, 1996 г. тики Бразилия Германия РФ 1982 г. 1998 г. 164 Вид дорожного покрытия The IRI roughness Scale КАП. 1,3-3,5 3,3 1,5 4,0 2,4 2,0 1,5 4,0 3,4 3,4 КАП. 1,3-3,5 3,3-3,5 1,5 4,0-6,0 3,2 2,0-4,0 1,5-2,5 4,7 3,8 3,9 КАП. 2,0-5,8 2,3-5,5 1,5-3,5 6,0-8,5 3,2 4,0-6,0 2,5-3,5 5,8 4,1 4,2 ОБЛ. - - - - - 6,0 3,5-4,5 7,5 4,7 4,9 ОБЛ. 3,5-10,0 - 3,5 8,5 - 6,0 4,5 8,0 5,6 5,1 ПЕР. - - - - - - - - 6,0 6,0 ПЕР. 4,0-11,0 - - 10,5 - - - - 8,7 7,5 НИЗ. - - - - - - - - 9,5 8,0 Проект стандарта 2011г. 1000-3000 500-1000 IV 200-500 V до 200 Диапазон и среднее значение (без проекта) (1,3-4,0); 2,7 (1,3-6,0); 3,2 (1,5-8,5); 4,3 (3,5-7,5); 5,6 (3,5-10,0); 6,1 (6,0); 6,0 (4,0-11,0); 8,9 (9,5); 9,5 Примечание: 1.Источники информации в порядке представления: МАДИ; Руководство по оценке ровности покрытий толчкомером. Росавтодор (2002 г.); Правила диагностики дорог, Росавтодор (2002 г.); данные проф. Носова В.П.; Всемирный банк развития; ФГУП «РОСДОРНИИ»; СТ РК - Казахстан. 2.Принятые сокращения: КАП. – покрытие усовершенствованного капитального вида; ОБЛ. - покрытие усовершенствованного облегченного вида; ПЕР. – покрытие переходного вида; НИЗ. – покрытие низшего вида . 164 Таблица 8 Дифференцированная оценка ровности дорожных покрытий по шкале IRI в период эксплуатации Техническая категория автомобильной дороги Оценка ровности по Международному индексу ровности IRI, м/км Отлично Хорошо Удовлетворительно Неудовлетворительно I I. до 2,6 Усовершенствованные капитальные виды покрытий 2,6 – 3,1 3,1 – 3,4 свыше 3,4 II до 3,1 3,1 – 3,6 3,6 – 3,9 свыше 3,9 III до 3,3 3,3 – 3,8 3,8 – 4,2 свыше 4,2 До 4,7 свыше 4,7 IV III II. до 3,8 IV до 3,9 Усовершенствованные облегчённые виды покрытий 3,8 – 4,4 4,4 – 4,9 свыше 4,9 3,9 – 4,6 V 1. III до 4,3 IV до 4,6 4,6 – 5,1 свыше 5,1 до 5,6 свыше 5,6 III. Переходные виды покрытий Грунтовые, укреплённые битумом или эмульсиями 4,3 – 5,0 5,0 – 5,6 свыше 5,6 4,6 – 5,3 V 5,3 – 6,0 свыше 6,0 до 6,6 свыше 6,6 2. Щебёночные, гравийные и шлаковые. Грунтовые, улучшенные минеральными добавками IV до 5,7 5,7 – 6,5 6,5 – 7,5 свыше 7,5 V до 6,0 6,0 – 6,8 6,8 – 7,9 свыше 7,9 I. V Низшие. Грунтовые профилированные До 8,0 свыше 8,0 Выборочный анализ состояния дорожных покрытий по критерию «ровность» по результатам диагностики 2010 г. показал, что для дорог I–III категорий предлагаемые требования соответствуют от 59 до 93% из выбранных для анализа дорог (анализировались все данные, полученные с помощью дорожных лабораторий ФГУП «РОСДОРНИИ»). 165 За период эксплуатации с момента сдачи дороги после строительства (реконструкции, капитального ремонта) до момента необходимости ремонта по восстановлению ровности происходит ее деградация во времени. В табл. 9 представлены допустимые (требуемые) значения IRI в период строительства и эксплуатации, дан интервал ∆IRI, который можно рассматривать как возможное приращение за период службы дорожного покрытия. Величина ∆IRI колеблется в пределах ∆IRI = от 1,3 до 1,6. Если принять межремонтный срок службы покрытия в среднем 5 лет, то возможный прирост в год в среднем может составить от 0,26 до 0,32 ∆IRI в год (26 – 32 см/год). На практике, обычно, прирост этого показателя составляет 5-7 % в год и не превышает 10 % в год. Таблица 9 Сравнение допустимых значений IRI в период строительства и эксплуатации Категория дороги I II III IV V Нормы ровности IRI, м/км в период строив период экстельства плуатации до 2,1 до 2,6 до 2,6 до 4,6 до 6,4 до 3,4 до 3,9 до 4,2 до 6,0 до 7,9 ∆IRI, м/км 1,3 1,3 1,6 1,4 1,5 Существующие методы контроля неровностей, которые могут быть использованы для определения показателей, определяющих требования к ровности покрытий, в зависимости от принципа их действия разделяются на три группы: 1 группа – методы непосредственного измерения геометрических параметров неровностей поверхности дороги в виде высотных отметок или отклонений (просветов) под прикладываемой рейкой. Данная группа методов реализуется с использованием различных приборов и измерительных средств, из которых наиболее известными являются: рейки разнообразных конструкций, нивелиры и т.п.; 2 группа – методы косвенного контроля, в основу которых положен принцип регистрации амплитуды колебаний кузова или перемещений отдельных элементов движущегося автомобиля под воздействием неровностей (импульсные методы). Данная группа методов реализуется с использованием толчкомеров (бампинтеграторов) различных кон166 струкций, толчкографов, акселерометров, регистрирующих вертикальные ускорения, и т.п.; 3 группа – методы, в основу которых положен принцип записи микропрофиля неровностей поверхности дороги с определением его характеристик. Данная группа методов реализуется с использованием профилометров и профилографов различных конструкций и принципов действия. Контрольными методами измерения неровностей принято считать методы непосредственного измерения и методы записи мокропрофиля неровностей: а) метод измерения неровностей трехметровой рейкой с клиновым промерником (включая ее модификации: электронные рейки, складные рейки и т.д.); б) метод измерения неровностей нивелиром и нивелирной рейкой; в) метод измерения неровностей профилометром. Вместе с тем допускается применять другие методы измерений неровностей с использованием приборов типа толчкомеров (2 группа методов), прицепных установок типа ПКРС-2У или лазерногироскопических систем, имеющих устойчивую корреляционную связь с контрольными методами измерения неровностей. Следует отметить, что в разработанном проекте стандарта показатели толчкомера или ПКРС не используются самостоятельно для оценки ровности, они приводятся по уравнениям связи к показателю IRI. Это исключает необходимость привязки толчкомера к базовому автомобилю, учета его состояния и нагрузки в кузове, т. к. уравнение связи устанавливается для конкретного автомобиля с учетом его эксплуатационного состояния. В стандарте учтено требование, что используемые приборы должны иметь устойчивую корреляционную связь со шкалой IRI с коэффициентом корреляции не менее 0,9. ЛИТЕРАТУРА 1. Чванов В.В., Лушников Н.А., Стрижевский А.М. Обоснование норм продольной ровности дорожных покрытий, методов ее измерения и контроля /В.В. Чванов, Н.А. Лушников, А.М. Стрижевский // Дороги России XXI века. – 2008. – № 6. – С.58-62. 2. ISO 8608: 1995. Mechanical vibration – Road surface profile – Reporting of measured data. 3. Технический отчет Всемирного банка № 45 (World Bank Technical Paper. Number 45. The International Road Roughness Experiment: Es- 167 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. tablishing Correlation and a Calibration Standard for Measurements, M.W.Sayers, T.D. Gillespie, C.Queiroz, 1986). Технический отчет Всемирного банка № 46 (World Bank Technical Paper. Number 46. Guidelines for Conducting and Calibrating Road Roughness Measurements, M.W. Sayers, T.D. Gillespie, W.D.O. Paterson, 1986, 87 p.). C.R. Bennett. Calibrating Road Roughness Meters in Developing Countries //Transportation research record. – 1996. – No. 1536. – PP. 7381. СТ РК 1219-2003. Государственный стандарт Республики Казахстан. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий /Комитет по стандартизации, метрологии и сертификации Министерства индустрии и торговли РК. – Астана: Госстандарт, 2003. – 23 с. Красиков О.А. Практическая апробация норм ровности дорожных покрытий / О.А. Красиков // Вестник КаздорНИИ. – Алмата. – 2005. - № 3/4(7). – C. 7-15. Gillespie J.S. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board// Transportation Research Board of the National Academies. – Washingtion, D.C. – 2007. - No. 1990. – РР. 32-39. Пояснительная записка к национальному стандарту РФ.ГОСТ Р «Дороги автомобильные. Требования к ровности дорожных оснований и покрытий». – ФГУП «РОСДОРНИИ», 2011. ГОСТ 30412-96. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий: межгос. стандарт. Введ. 1996-08-05. - Минстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1996. - 6 с. Чванов В.В., Стрижевский Д.А. Обоснование требований к ровности дорожных покрытий с учетом обеспечения безопасности движения /В.В.Чванов, Д.А. Стрижевский// ДОРОГИ И МОСТЫ. Сборник ст./ФГУП «РосдорНИИ. – М.:2010, вып. № 24/2. – С.171185. СТО МАДИ 02066517.1-2006. Дороги автомобильные общего пользования. Диагностика. Определение продольного микропрофиля дорожной поверхности и международного показателя ровности IRI. Общие требования и порядок проведения. – МАДИ. – М.,2006. Лушников Н.А., Лушников П.А. К вопросу об оценке продольной ровности покрытий автомобильных дорог /Н.А. Лушников, П.А. Лушников// ДОРОГИ И МОСТЫ. – Сборник ст./ ФГУП «РОСДОРНИИ. – М.: 2010, вып. № 23/1. – С.97-104. Проект национального стандарта РФ. ГОСТ Р «Дороги автомобильные. Требования к ровности дорожных оснований и покрытий». РОСДОРНИИ, 2011 г. Авторы разработки: Могильный К.В., 168 Лушников Н.А., Лушников П.А., Васильев А.П., Носов В.П., Кольцов В.И., Борисов В.М., Борисов Ю.В. и др. 15. Проект национального стандарта РФ. ГОСТ Р «Дороги автомобильные. Метод и средства измерений неровностей оснований и покрытий». РосдорНИИ, 2011 г. Авторы разработки: Могильный К.В., Лушников Н.А., Лушников П.А., Васильев А.П., Носов В.П., Кольцов В.И., Борисов В.М., Борисов Ю.В. и др. 16. Красиков О.А. Оценка ровности автомобильных дорог с использованием международного индекса ровности // Тезисы докл. Всероссийской отраслевой научно-практической конференции / Минтранс РФ. Росавтодор. - Саратов, 2003. - С. 31-32. …………………………………………………………………………………………………………………………….. REQUIREMENTS FOR THE ROAD BASES AND SURFACES EVENNESS. METHODS AND APPARATUS FOR MEASURING IRREGULARITIES CEO, Engineer K.V. Mogilniy, Ph.D. (Tech.) V.V. Chvanov, Doctor of Engineering, Professor O.A. Krasikov (FSUE «ROSDORNII») Сontact information: 8 (495) 452-42-35 The article deals with modern requirements for road bases and surfaces evenness, as well as methods and apparatus for measuring irregularities. The requirements for evenness by clear gap value under the straightedge, the difference value of the relative elevations, the international roughness index, the microprofile spectral density that have been used in the prepared two draft domestic state standards are presented. Key words: requirements for road bases and surfaces evenness, methods and apparatus for measuring irregularities, clear gap under the straightedge, the difference in the leveling elevations, international roughness index, the spectral density microprofile, profilometer. Рецензент: канд. техн. наук В.К.Апестин (МАДГТУ (МАДИ)). Статья поступила в редакцию 03.10. 2011 г. 169 170
