Справочник содержит необходимые сведения по технологии возведения земляного полотна, дорожно-строительным материалам и производственным предприятиям дорожного хозяйства. Изложена технология и организация строительства дорожных одежд, а также правила ремонта и содержания автомобильных дорог.

В справочнике даны рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации автозимников и ледовых переправ.

В помощь руководителям дорожных хозяйств приведена тарифно-квалификационная характеристика основных профессий и должностей специалистов и рабочих, дан справочный материал по обеспечению рабочих бесплатной специальной одеждой и обувью.

Справочник предназначен для инженеров и мастеров, занятых строительством, эксплуатацией и ремонтом автомобильных дорог. Он может быть использован и студентами, обучающимися по специальности «Автомобильные дороги и аэродромы».

КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ:

С.Г. Цупиков, канд. техн. наук, проф. - введение, гл. с I по IX (кроме гл. IV п. 4.1...4.4; гл. VII п.7.1 и 7.2; гл. IX п. 9.1 и 9.2);

А.Д. Гриценко, канд. техн. наук, проф. - гл. с X по XIV;

A.M. Борцов, канд. техн. наук. доц. - гл. XVIII;

И.М. Гуряева, канд. техн. наук, доц. - гл. с XV по XVII;

Т.В. Москвитина, инж. - гл. XIX и XXIII;

Н.С. Казачек, канд. техн. наук, доц. - гл. с XX по XXII;

В.В. Кузьмин, канд. техн. наук, доц. - гл. IV п. 4.1 ...4.4 и гл. VII п.7.1 и 7.1.1;

О.А. Иванова., инж. - гл. IX п. 9.1 и 9.2.

Введение

Автомобильная дорога - это комплекс сложных и дорогостоящих инженерных сооружений, без которых не может работать автотранспорт, перевозящий около 80 % грузов страны. Транспортная сеть влияет на размещение производственных сил, освоение новых районов и природных богатств, способствует повышению эффективного использования местных ресурсов и сельскохозяйственных угодий. Чтобы народное хозяйство работало в нормальных условиях, необходимо иметь 500...600 км автомобильной дороги на 1 тыс. км² территории. В настоящее время автодорожная сеть Российской Федерации составляет менее 100 км на 1 тыс. км² территории. Для сравнения, в Испании - 260, в Польше - 980, во Франции - 2420 км на 1 тыс. км².

От сложности дорожной сети и ее качества зависит эффективность использования автомобильного транспорта и безопасность дорожного движения.

Освоение северных и северо-восточных районов немыслимо без развития сети автомобильных дорог. Строительство дорог в этих районах связано со значительными трудностями, поскольку приходится прокладывать их в сложных природных условиях (пересеченный рельеф, вечная мерзлота, болота, малая продолжительность летнего строительного сезона и др.). Рост объемов дорожно-строительных работ требует не только дальнейшего укрепления производственной мощности дорожно-строительных организаций, но и полного рационального использования техники, существенного улучшения организации и технологии строительства.

Работы по строительству автомобильных дорог можно разделить на подготовительные, строительно-монтажные, заготовительные, включающие работу производственных предприятий и складское хозяйство, транспортные. Затраты труда и материальные ресурсы на разработку месторождений нерудных материалов, переработку, обогащение, приготовление полуфабрикатов и изделий составляют около 50 % от всех затрат на строительство автомобильной дороги. Достаточно сказать, что на строительство одного километра дороги III технической категории требуется: песка - 4500 м³, щебня - 2500 м³ битума - 100 т, минерального порошка - 120 т.

Для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог и сооружений применяют разнообразные природные и искусственные материалы. Природные строительные материалы добывают в местах их образования, обычно в верхних слоях земной коры (например, песок, гравий). Искусственные строительные материалы изготавливают по специальной технологии из природного сырья или отходов промышленности, из смеси разных материалов, причем, свойства исходных составляющих претерпевают физико-химические изменения, в результате чего получается новый материал с новыми свойствами, отличающийся от исходного сырья. Так, после смешения и уплотнения смеси щебня, песка, цемента и воды и последующего отвердевания смеси получают цементобетон.

Строительные материалы, которые могут быть получены в районе строительства из местного природного сырья или отходов промышленности с использованием для их добычи и переработки сравнительно несложного оборудования, называют местными строительными материалами. Применение местных материалов в дорожном строительстве при рациональном конструировании сооружений снижает их стоимость, экономит материалы промышленного производства, сокращает транспортные расходы и обеспечивает строительству более широкий фронт работ. К этой группе относят песок, гравий, щебень из местных каменных пород.

Материалы из сырья, имеющего ограниченное распространение и для производства которых необходимо заводское оборудование и квалифицированный персонал, называют строительными промышленного (централизованного) производства. К этой группе относят цементы, битумы, дегти, металл, которые поступают на строительство в готовом виде.

При приемке материалов, поступающих на объекты в готовом виде, задача мастера сводится к умению проверить качество, организовать их правильную перевозку, хранение и использование. При добыче, переработке и изготовлении материалов на месте строительства (например, каменных материалов, цементо- и асфальтобетонов) мастер организует и руководит работами в притрассовых карьерах, на бетонных заводах, полигонах и базах. В этом случае необходимо глубоко знать не только свойства исходного сырья, полуфабрикатов, составляющих бетона, но и умело организовать технологию производства материалов. Наряду с этим, мастер обязан организовать систематический текущий контроль производства полуфабрикатов, материалов и изделий, их хранение и использование.

За последние годы были пересмотрены многие строительные нормы и правила, государственные стандарты на материалы, полуфабрикаты, изделия, правила производства работ и другие документы. Внедрены новые технологии скоростного строительства автомобильных дорог и новые высокопроизводительные комплекты дорожных машин и оборудования производственных предприятий.

Прогресс в области дорожно-строительных материалов способствовал повышению требований к ним, а также применению новых материалов, в частности - широкому использованию геотекстиля, пластиковых георешёток, щебеночно-мастичного асфальта и др.

Таким образом, возникла необходимость в издании данного справочника с учетом требований по повышению эффективности производства и качества продукции, а также последних достижений науки и техники.

На строительстве, реконструкции и содержании автомобильных дорог в настоящее время заняты тысячи дорожно-строительных организаций, поэтому потребность в справочной литературе по дорожному строительству очень велика.

РАЗДЕЛ I
ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Глава 1.
Общие сведения о возведении земляного полотна

1.1. Состав дорожно-строительных работ

Все работы, связанные со строительством автомобильных дорог, можно разделить на три группы:

Строительно-монтажные - направлены на создание конечной продукции. При возведении земляного полотна к ним относят:

1. Подготовительные работы:

- восстановление и закрепление трассы;

- расчистка дорожной полосы от леса, кустарника, пней, камней и др.;

- разбивка земляного полотна;

- удаление растительного слоя;

- обеспечение водоотвода.

2. Основные работы:

- разрыхление грунта;

- разработка, перемещение и укладка грунта;

- послойное разравнивание;

- уплотнение.

3. Отделочные работы:

- планировка земляного полотна;

- укрепление откосов земляного полотна;

- рекультивация земель.

Строительно-монтажные работы при возведении земляного полотна подразделяют на линейные и сосредоточенные. Линейными называют работы, объемы которых равномерно распределены по всей строящейся дороге и повторяются на каждом километре лишь с небольшим отклонением. Сосредоточенными называют работы, которые резко отличаются по объему, технологии выполнения от работ, выполняемых на смежных участках.

Заготовительными называют работы по заготовке дорожно-строительных материалов, приготовлению смесей, по производству плит, блоков и др. изделий. Эти работы выполняют на производственных предприятиях; они имеют некоторые преимущества в сравнении с строительно-монтажными работами, а именно:

- постоянство места работы и технологии;

- лучшие условия труда;

- меньшая зависимость от погодно-климатических условий.

Транспортными называют работы по перемещению грунтов, дорожно-строительных материалов.

Складские работы неразрывно связаны со всеми видами работ. Они включают прием, разгрузку, сортировку, хранение в пределах складской территории. Складские работы создают гарантию ритмичной работы строительной организации, но в то же время увеличивают накладные расходы.

Строительно-монтажные, заготовительные, транспортные и складские работы должны быть тесно связаны между собой.

Технологический процесс по устройству дорожной одежды включает:

- предварительную заготовку каменных материалов;

- транспортирование и хранение материалов на складах;

- приготовление различных смесей, изделий и их транспортировку;

- распределение каменных материалов, полуфабрикатов и их уплотнение.

Строители автомобильных дорог кроме земляного полотна и дорожной одежды сооружают водопропускные трубы, мосты, здания дорожно-эксплуатационной службы, производят обустройство автомобильных дорог.

Соотношение между отдельными видами работ в процентах примерно следующее:

- подготовительные работы 1...3

- земляное полотно 15...40

- мосты и другие искусственные сооружения 8...12

- дорожная одежда 40...60

- обстановка пути 3...5

- здания дорожно-эксплуатационной службы 1...2

1.2. Основы комплексной механизации и автоматизации технологических процессов

Строительство, ремонт и содержание автомобильных дорог требуют высокоэффективного обслуживания средствами механизации. Механизация работ является основным фактором повышения производительности труда и улучшения качества работ.

Работы, в которых строительные процессы полностью или частично выполняются с помощью машин и механизмов, называют механизированными. Например, к механизированным работам будет отнесено возведение земляного полотна, когда разработка грунта, перемещение, разравнивание и уплотнение его будет выполнено дорожной техникой, а планировка откосов вручную. Механизация резко повышает производительность труда. Например, выработка одного рабочего при приготовлении цементобетонной смеси вручную составляет 2,5...4,0 м³/смену, а при использовании бетономешалки 15 м³/смену, или 1 бульдозер заменяет 150 землекопов.

Уровень механизации строительства оценивают по формуле

У_м = Q_м /Q_общ ·100%, (1.2.1)

где Q_м - объем механизированных работ;

Q_общ - общий объем работ в тех же единицах измерения.

Уровень механизации труда характеризует степень использования ручного труда:

У_мт = ч_м/ч_р·100%, (1.2.2)

где ч_м, ч_р - численность работников, занятых на механизированных операциях и общая численность рабочих.

Комплексной механизацией называют такую организацию труда, когда комплект машин выполняет полный цикл работ

У_км = Q_км /Q_общ ·100%, (1.2.3)

где Q_км - объем работ, выполняемый комплектом машин без использования ручного труда.

Комплексная механизация освобождает человека от тяжелого физического труда при непосредственном выполнении рабочих операций.

Автоматизация является высшей формой комплексной механизации. Она позволяет осуществлять производственные процессы и управление ими без участия человека. Автоматизация обеспечивает резкое повышение производительности труда. Например, выработка одного рабочего на автоматизированном цементобетонном заводе составляет 80 м³ цементобетона в смену против 15 м³ на заводе без автоматизации. Кроме того, автоматизация облегчает условия труда на производстве, улучшает качество выпускаемой продукции, снижает затраты энергии на единицу продукции и стоимость.

Автоматизация может быть полной и частичной. При полной автоматизации весь технологический процесс выполняется и управляется приборами по заранее разработанной программе. Роль человека заключается в настройке и наблюдении за работой приборов. Полная автоматизация освобождает человека от физического труда по управлению машинами и облегчает умственный труд.

При частичной автоматизации управление технологическими процессами осуществляет человек. Уровень автоматизации определяют по формуле

(1.2.4)

где - сумма произведений количества машино-смен на их стоимость для работ, выполняемых с применена ем автоматизации;

- то же для работ, выполняемых без применения автоматизации.

В настоящее время в дорожном машиностроении освоен выпуск новых дорожных машин и оборудования, снабженных приставками «Автоплан», «Профиль», «Стабилослой» и др. для автоматизации основных технологических операций.

Под индустриализацией дорожного строительства понимают широкое использование в строительном производстве высокопроизводительных автоматизированных комплектов машин. Например, строительство цементобетонного покрытия безрельсовым комплектом машин ДС-110, строительство искусственных сооружений из сборных конструкций. Индустриальное производство создает наилучшие условия для роста производительности труда и снижения себестоимости работ.

1.3. Выбор землеройно-транспортных машин

Грунтово-гидрологические условия по длине трассы, как правило, неоднородны, изменяются и параметры земляного полотна, что обусловливает необходимость использования разнотипных землеройно-транспортных машин для возведения земляного полотна. Каждая машина имеет определенные границы рационального использования (см. табл. 1.1, 1.2).

Таблица 1.3.1

Рациональная дальность перемещения грунта бульдозерами при совместной работе со скреперами или экскаваторами с автомобилями-самосвалами, м

Базовый трактор (бульдозер)	Скреперы на буксире гусеничных тракторов с ковшом емкостью, м³			Экскаваторы с ковшом емкостью, м³ с автомобилями-самосвалами
Базовый трактор (бульдозер)	3,0	7,0	10	0,65	1,25
ДТ-75	40	35	31	93	66
Т-100М	92	59	61	143	80
Т-130	112	69	71	160	90
Т- 180ГМ	115	75	73	170	100
ДЭТ-250	135	93	90	190	110

Таблица 1.3.2

Рациональная дальность перемещения грунта скреперами при совместной работе на участке с экскаваторами с автомобилями-самосвалами, м

Базовым трактор и объем ковша скрепера g, м	Экскаватор с ковшом емкостью, м³
Базовым трактор и объем ковша скрепера g, м	0,65 м³ с автомобилями-самосвалами грузоподъемностью до 5,0 т	1,25 с автомобилями-самосвалами грузоподъемностью до 8,0 т	1,25 с автомобилями-самосвалами грузоподъемностью до 12,0 т
Т-74 (g=3)	400	200	160
Т-100М (g=7)	550	320	290
Т-100М (g=10)	690	400	340
ДЭТ-250 (g=15)	890	600	600

Ведущие и комплектующие машины, а также транспортные средства выбирают в зависимости от дальности перемещения грунта, высоты насыпи (глубины выемки), группы грунтов и др.

Производительности ведущих и комплектующих машин должны быть увязаны между собой, причем ведущие машины для полного их использования могут выполнять и вспомогательные операции благодаря использованию сменного оборудования (навесные рыхлители, откосники для планировки откосов и др.). Комплексная механизация земляных работ обусловливает необходимость комплектования дорожных отрядов (звеньев) различными машинами, соблюдая принципы типажа и взаимодействия их в отряде. Основные данные для выбора машин приведены в [1,2]

При выборе способа производства земляных работ обычно сравнивают следующие основные показатели:

1. Себестоимость единицы продукции

(1.3.1)

где - сумма произведений количества машино-смен на их стоимость, руб.;

- суммарная трудоемкость работ, выполняемых вручную, чел.-смен;

С_р - средняя счетная дневная ставка рабочих, занятых ручным трудом, руб.;

С_п - стоимость подготовительных и вспомогательных работ, не учитываемых в стоимости машино-смен, руб.;

К₁, К₂ - коэффициенты, учитывающие увеличение стоимости производства работ за счет накладных расходов.

К₁ и K₂= 1 + N/100, (1.3.2)

где N - норма накладных расходов, принимаемых для К₁ = 14...18 % и К₂= 60...80 %;

Q - общий объем планируемых работ, м³.

Стоимость одной машино-смены определяют по формуле

С_м = С₁ + С₂+С₃, (1.3.3)

где С₁, С₂ и С₃ - затраты соответственно первой, второй и третьей групп.

С₁= (С'₁+ С'₂+ С'₃+ С'₄)·К₁ (1.3.4)

где С'₁ - отчисление на восстановление первоначальной стоимости, руб.;

С'₂ - отчисление на капитальный ремонт, руб.;

С'₃ - затраты на транспортировку машин, руб.;

С'₄ - затраты на монтаж и демонтаж, руб.;

К₁ = 1,1 - коэффициент, учитывающий косвенные расходы (содержание персонала на передачу машины);

С'₁+ С'₂ - составляют амортизационные отчисления на восстановление первоначальной стоимости машины.

С₂= (С'₅+ С'₆+ С'₇)·К₂, (1.3.5)

где С'₅- затраты, связанные с износом деталей, резины и др., руб.;

С'₆- затраты, связанные с текущим ремонтом и обслуживанием, руб.;

С'₇- расходы на топливо, смазку и др., руб.;

К₂= 1,1- коэффициент, учитывающий косвенные расходы (хранение машины и др.).

С₃ = С'₈·К₃, (1.3.6)

где С'₈- заработная плата механизатора, руб.;

К₃= 1,5 - коэффициент, учитывающий начисления на заработную плату.

Из вышеизложенного следует, что фактическая стоимость машино-смены С_ф не является величиной постоянной и в значительной степени зависит от годового и внутрисменного использования машины на объекте

С_ф = К·С₁+ a·С₂ + С₃, (1.3.7)

где К - коэффициент, учитывающий годовое использование машины.

К = М_п/М_ф

где М_п и М_ф - число рабочих смен в году, соответственно плановое и фактическое;

a - средний коэффициент, учитывающий использование машины в течение смены.

Таким образом, обобщающим критерием при выборе способа производства земляных работ являются приведенные затраты

З_пр= С + Е_н´К_уд, (1.3.8)

где Е_н - нормативный коэффициент эффективности;

К_уд - удельные приведенные затраты.

(1.3.9)

где С₀- рыночная цена машины, руб.;

а - расходы по первоначальной доставке машины потребителю с завода, руб.;

Т_ф - фактическое время, отработанное машиной в течение года, смен;

П_э- эксплуатационная производительность машины в смену. Выработка одного рабочего составляет (м³/смену)

B = Q/m, (1.3.10)

где Q - объем работ, выполняемых отрядом за смену;

m - число рабочих в отряде (звене).

Трудоемкость единицы продукции является величиной, обратной выработке одного рабочего.

T = m/Q (1.3.11)

Энергоемкость, характеризующая расход энергии комплекта на единицу объема земляных работ (кВт/м³)

Э = SЭ/Q (1.3.12)

где SЭ - суммарная мощность двигателей всех машин, используемых в отряде (звене).

1.4. Методы организации дорожно-строительных работ

До 1940 г., когда материально-технические ресурсы были ограничены, строительство автомобильных дорог велось последовательным или параллельным методом.

Последовательный метод состоит в том, что все строительные процессы выполняют на одном участке дороги, а затем все силы и ресурсы перемещают на следующий участок и так до полного завершения строительства дороги (рис. 1.4.1).

Рис. 1.4.1. Последовательный метод организации работ:
t₁, t₂, t₃ - продолжительность выполнения работ, соответственно на 1....3 участке, смен;
l₁, l₂, l₃ - протяженность участков, км

Продолжительность строительства автомобильной дороги Т равна

T = t₁ + t₂+ t₃, (1.4.1)

При этом методе достигается концентрация сил и ресурсов строительной организации на коротком участке, чем облегчается руководство работами и контроль за их качеством. Недостатком этого метода организации работ являются неизбежные перерывы в использовании технических и материальных ресурсов из-за отсутствия необходимых заделов, что в конечном итоге удлиняет и удорожает строительство дороги в целом. Тем не менее этот метод организации работ может быть использован и в настоящее время при сооружении земляного полотна в сложных условиях.

Рис. 1.4.2. Параллельный метод организации работ

Параллельный метод заключается в одновременном выполнении комплекса работ на всем протяжении строящейся дороги, разделенной на самостоятельные участки (рис. 1.4.2). Такой способ позволяет значительно ускорить строительство благодаря сосредоточению большого количества трудовых и материально-технических ресурсов многих специализированных подразделений.

Параллельный метод организации позволяет строить дороги форсированно, но требует значительной концентрации на короткий срок трудовых ресурсов и техники на всем протяжении дороги, усложня�