Из-за чего появляется колея и как с ней бороться?

Отсутствие дефектов на автомобильной дороге является основным фактором безопасности дорожного движения. Вместе с автомобильным бумом к многочисленным проблемам, возникающим на наших автомобильных дорогах, прибавилась еще одна — интенсивный износ, приводящий к образованию колеи, что, в свою очередь, негативно сказывается на безопасности дорожного движения, колея становится причиной аварий, причем с достаточно серьезными последствиями. 

Колееобразование – это распространенный вид разрушения нежестких дорожных покрытий, проявляющийся в виде продольных углублений в полосах наката. Это явление существенно влияет на качество езды, безопасность и общий срок службы дорог. Понимание основных причин колееобразования имеет решающее значение для реализации эффективных профилактических и восстановительных мер. 

О ПРИЧИНАХ КОЛЕЙНОСТИ 

Основной причиной появления колеи является постепенное накопление деформаций в слоях дорожной конструкции, включая верхний слой покрытия, что приводит к образованию так называемой пластической колеи. Другой важной причиной является износ верхнего слоя дорожного покрытия, вызванный совместным воздействием внешних факторов, таких как осадки, перепады температур, солнечная радиация, а также непосредственным воздействием колёс. Этот тип колейности, связанный с разрушением и износом, возникает исключительно в верхнем слое дорожной одежды, который также называют слоем износа

Основной причиной, оказывающей наибольшее влияние на снижение качества дорожного полотна, называют превышение массы и потока автомобилей, которые образуют колейность. Образование колеи в первую очередь влияет на безопасность дорожного движения. Атмосферные осадки на автомобильных дорогах скапливаются в колее, так как она препятствует отводу воды. При наезде шин колес транспортного средства на полосу, в пределах которых расположена колея, заполненная водой, коэффициент сцепления шин с покрытием уменьшается, так как величина коэффициента зависит от скорости движения, глубины воды в колее, параметров шероховатости покрытия.

Одной из наиболее частых причин возникновения колеи под воздействием внутренних факторов являются: превышение содержание битумного вяжущего, применение чрезмерно разжиженных индустриальным маслом (или другим пластификатором) полимернобитумных вяжущих, использование чрезмерного количества круглых частиц щебня, песка.

ВИДЫ КОЛЕИ И СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

На автомобильных дорогах можно выделить как минимум 3 разновидности колеи (рис. 3): 

Каждому виду колеи соответствуют определенные причины возникновения и соответственно определенные методы устранения.

Колея износа (абразивная) возникает преимущественно из-за воздействия шипованных шин, особенно на участках с высокой скоростью движения, а также из-за интенсивного движения и использования химических реагентов. Исследования показывают, что на скоростных полосах, например, на Московской кольцевой автомобильной дороге, износ покрытия происходит значительно быстрее. Этот вид колейности не только снижает безопасность движения, но и наносит ущерб окружающей среде, так как происходит стирание значительного количества дорожного покрытия.

Колея с пластическими деформациями в верхних слоях покрытия чаще всего образуется в летний период под воздействием высоких температур. В жаркую погоду вязкость битума в асфальтобетоне увеличивается, и под интенсивной нагрузкой происходят сдвиговые деформации верхнего слоя, приводящие к образованию колеи с выпорами. Этот тип колеи наиболее опасен из-за неоднородности выпоров, и чаще всего встречается на правых полосах, где движется большегрузный транспорт.

Колея, обусловленная деформациями всех слоев дорожной одежды, возникает из-за накопления остаточных деформаций во всех слоях дорожной конструкции, включая асфальтобетонное покрытие, дорожную одежду и грунт земляного полотна. Нижние слои дорожной одежды особенно подвержены деформации из-за несоответствия прочности дорожной конструкции фактической нагрузке от транспортного потока. Многие дороги были рассчитаны на осевую нагрузку в 6 тонн, что не соответствует современным нагрузкам в 10-11,5 тонн. Превышение расчетной нагрузки приводит к тому, что конструкция дороги и грунт теряют способность воспринимать нагрузку, и со временем образуется колея.

РОЛЬ НИЖНИХ СЛОЕВ ДОРОЖНОГО ПИРОГА

Деформации нижних слоев дороги, в частности земляного полотна, играют важную роль в образовании колеи. По данным исследований, вклад деформаций грунтов земляного полотна в глубину колеи может составлять 77% по внутренней колее и 83% по внешней колее. 

Нижние слои дороги — это рабочие слои земляного полотна (подстилающий грунт), которые принимают на себя всю нагрузку от дорожной одежды. 

Также деформации затрагивают дополнительный слой основания из песка: остаточные деформации этого слоя составляют 2 мм по внешней колее и 3 мм по внутренней колее. Оставшаяся часть деформации (2 мм) накоплена щебёночным основанием толщиной 18 см. 

Предотвратить образование глубинных колей можно:

— Усилением грунта земляного полотна

— Заменой щебеночного слоя на цементобетон

Последний способ активно применяется при строительстве дорог за рубежом. Хотя у него есть и обратная сторона – это образование температурных трещин. А вот с уплотнением грунта всё интереснее. Уплотнение уменьшает пористость грунта, делая его структуру более плотной и однородной. Это повышает сопротивление материала сдвигам и сжатию под действием веса транспорта или техники. Чем выше плотность, тем меньше риск проседания и образования углублений. Правильно уплотнённый грунт равномерно распределяет нагрузку от колес, предотвращая локальные деформации. Это особенно важно для дорог с интенсивным движением, где точечное давление быстро формирует колеи.

При этом важно учитывать тип грунта и влажность.

— Глинистые грунты требуют точного контроля влажности: избыток воды делает их пластичными, а недостаток — препятствует уплотнению.

— Песчаные грунты легче уплотняются, но нуждаются в вибрационном воздействии для устранения пустот.

Пренебрежение этим процессом ведёт к деформациям, повышению затрат на обслуживание и снижению безопасности. 

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА ОБРАЗОВАНИЕ КОЛЕИ

Значительное влияние на колееобразование оказывают местонахождение и климат регионов, в которых находятся автодороги: 

— в северных регионах в связи с продолжительным зимним периодом, когда автотранспорт более 7 месяцев передвигается на шинах с шипами, одной из основных причин колееобразования является износ.

— в южных регионах, где продолжительность периода с высокими температурами достигает 5 месяцев и более, основной причиной являются температурные (под воздействием транспорта) пластические деформации покрытия дороги.

— в зонах с нормальным континентальным климатом (средняя зона России) основными причинами являются и зимние, и летние факторы, обостряющиеся более высокой интенсивностью движения в зонах городских агломераций. 

В заключение, эффективное решение проблемы с колейностью включает в себя точную диагностику причин возникновения колеи, выбор подходящих материалов и технологий для строительства и ремонта дорог, а также учет климатических особенностей региона. 

Крайне важен контроль за соблюдением допустимых нагрузок на ось и своевременное проведение профилактических мероприятий. Только комплексный подход, сочетающий в себе качественное строительство, регулярное обслуживание и учет внешних факторов, позволит обеспечить долговечность дорожного покрытия и безопасность дорожного движения.

Пресс-служба Грин-тех