3.3.2. Поперечная ровность (колейность) дорожного покрытия

Колея – вид деформирования поперечного профиля проезжей части с образованием углублений по полосам наката с гребнями выпора или без гребней.

По расположению в пределах полосы движения различают колею внутреннюю (слева по направлению движения) и внешнюю (справа по направлению движения).

Колейность не позволяет обеспечить расчетные скорости и всегда представляет опасность для движения автомобилей, особенно при неблагоприятных погодных условиях. Если в колее накапливается вода то происходит снижение сцепных качеств покрытия, создаются предпосылки для аквапланирования, что приводит к потере управляемости автомобиля. Глубокая колея затрудняет маневры автомобиля при обгоне, вызывает поперечное скольжение, боковые колебания, потерю устойчивости при выезде из колеи, что нередко является причиной ДТП.

Колейность (поперечные неровности) чаще всего образуется на нежестких дорожных одеждах: гравийных, щебеночных, на покрытиях из асфальтобетона, других битумоминеральных смесей. На цементобетонных дорожных одеждах и других, относящихся к жестким одеждам, формирование колеи происходит за счет истирания покрытия при многократном воздействии на него расчетных (тяжелых) автомобилей.

Для разработки эффективных методов ликвидации уже имеющихся колей на дорогах, предупреждения их образования, а также для прогноза динамики развития колеи необходимо знать причины и механизм ее формирования.

Теоретические положения причин колееобразования изложены в работах А.К.Бируля, В.Д.Казарновского, В.П.Васильева других видных ученых. По мнению проф. Васильева, образование колеи – результат «… неравномерного износа и накопления пластических деформаций в покрытии, а также остаточных деформаций в слоях дорожной одежды и земляного полотна, происходящих при многократном воздействии колес автотранспортных средств» [24].

Образование колеи, как правило, связывают с неблагоприятным сочетанием двух групп факторов: внешних и внутренних. К внешним факторам относятся воздействие нагрузки от транспортных средств, климатические условия (температура воздуха, солнечная радиация, влажность и др.), к внутренним – физико-механические свойства материала слоев дорожной одежды и грунта земляного полотна, определяющие сдвигоустойчивость слоев (коэффициент внутреннего трения, сцепление, модуль упругости и пр).

Характер и причины образования колей, а также динамика их развития существенно различаются по периодам года. В летний период при высоких температурах пластичность асфальтобетона повышается и при действии нагрузок от транспортных средств происходит накопление вертикальных остаточных деформаций; их внешнее проявление – прогиб дорожной одежды (рис.9). Прогиб от колеса расчетного автомобиля распространяется во все стороны, образуя чашу прогиба, которая перемещается по ходу движения автомобиля. Частично перекрывая друг друга чаши прогиба могут распространяться на всю ширину полосы движения.

Рис. 9. Схема образования чаши прогиба и разрушения нежестких дорожных одежд под колесом автомобиля: 1 - колесо; 2 - прогиб дорожной одежды; 3 - дорожная одежда; 4 - земляное полотно; 5 - чаша прогиба; 6 - зоны растяжения и трещины в одежде; 7 - выпирание грунта; 8 - направление сжатия

Одновременно с вертикальными, накапливаются горизонтальные остаточные деформации. При недостаточной сдвигоустойчивости материалов конструкции сдвигающие напряжения становятся больше сил сопротивления сдвигу и тогда происходит выдавливание частиц материала покрытия в стороны; внешнее проявление этого процесса – образование выпоров по бокам колеи. Наиболее интенсивное накопление остаточных деформаций и формирование колеи происходит весной, когда прочность дорожной одежды наименьшая. При этом колея может образовываться не только за счет накопления остаточных деформаций в слоях одежды (колея поверхностная), но и за счет деформаций земляного полотна (колея глубинная).