CC BY
129
УДК 539.218:625.855.3:625.76
АЛЕКСИКОВ СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ, докт. техн. наук, профессор, al34rus@mail. ru
БОЛДИН АЛЕКСАНДР ИГОРЕВИЧ, аспирант, skip-1313@mail. ru
БУВАДЖИНОВ МЕРГЕН ЭДУАРДОВИЧ, студент,
ЖАББУР ВАСИИМ, студент,
wasim [email protected]
Институт архитектуры и строительства
Волгоградского государственного технического университета,
400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1
КОНСТРУКЦИИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД АВТОМОБИЛЬНЫХ ПАРКОВОК
Обоснованы основные требования к проектированию дорожных одежд на автомобильных парковках. Изложены требования к уклонам и мощению поверхности парковок. Исследовано влияние несущей способности грунтового основания на конструкцию дорожной одежды. Сделан вывод, что под дорожной одеждой предпочтительно использование суглинистых грунтов, которые легко уплотняются и характеризуются более высокими сдвиговыми свойствами. Использование геотекстиля в качестве дренажной прослойки повышает прочность грунтового основания, позволяет снизить толщину дорожной конструкции. Предложены рациональные конструкция дорожной одежды на автомобильных парковках.
Ключевые слова: дорожная одежда; парковка; дорожное основание; грунт; асфальтобетон; мощение, городская дорога.
SERGEY V. ALEKSIKOV, DSc, Professor, [email protected]
ALEKSANDR I. BOLDIN, Research Assistant, skip-1313@mail. ru
MERGENE. BUVADZHINOV, Student,
VASIIMZHABBUR, Student,
wasim [email protected]
Volgograd State Technical University,
28, Lenin Ave., 400005, Russia, Volgograd
PARKING PAVEMENT DESIGN
The paper describes the main requirements for the parking pavement design. Also, the requirements for slopes and pavement surface of parking are given. The influence of the bearing capacity of foundation soil on the pavement design is presented in the paper. It is shown that under road pavement the loam soils are preferable to use since they are easily compacted and characterized by higher shear properties. The use of geotextiles as a drainage layer increases the strength of the foundation soil, and reduces the pavement thickness. The rational pavement design is proposed for parking.
© Алексиков С.В., Болдин А.И., Буваджинов М.Э., Жаббур В., 2016
Keywords: road pavement; parking; foundation soil; asphalt concrete; paving; urban road.
Среди проблем, порожденных высоким уровнем автомобилизации городского населения, задача обеспечения парковок автомобилей в крупных городах со сложившейся застройкой является актуальной. Мировой опыт показывает, что частично решить эту проблему можно за счет использования свободной ширины проезжей части, тротуаров улиц и придорожной полосы [1-7].
При устройстве парковок важно обеспечить достаточную прочность парковочной площадки без чрезмерных строительных затрат. Практика показывает, что прибордюрные парковки следует устраивать с поперечными уклонами в сторону дороги (табл. 1).
Таблица 1
Поперечные уклоны покрытия автомобильных парковок [11]
№ п/п Вид дорожного покрытия Поперечный уклон, %о
вдоль машино-места поперек машино-места
1 Асфальтобетонные и цемен-тобетонные 25 40
2 Сборные из мелкоразмерных бетонных и железобетонных плит, брусчатые мостовые 30 40
3 Щебеночные и гравийные 30 40
4 Булыжные 35 40
В покрытии парковки, как правило, используется асфальтобетон или мощение искусственным (природным) камнем. Проезжую часть дороги от площадки целесообразно отделить бордюром. Высота бордюра должна обеспечить беспрепятственный переезд колеса расчетного автомобиля. Исследования [2] показали, что в качестве расчетного следует принимать автомобиль малого класса с шиной 145/70 Я13, который выполнит беспрепятственный переезд бордюрного камня высотой 5 см при скорости до 5 км/ч. Допускается укладка бордюра высотой до 10 см со скошенным краем.
Дорожная одежда должна обеспечить прочность конструкции на статическую осевую нагрузку до 6 т. В асфальтобетонном покрытии парковки целесообразно использовать материал, аналогичный покрытию проезжей части дороги. При наличии ливневой канализации обеспечение водоотвода из основания конструкции возможно с применением геотекстиля с продольным коэффициентом фильтрации не менее 25 м/сут. В случае отсутствия городской системы водоотвода толщина песчаного дренажного слоя рассчитывается по схеме «поглощения».
Исследовалось влияние физико-механических свойств каменных материалов и подстилающих грунтов на конструкцию дорожной одежды. Покрытие было представлено асфальтобетоном плотным горячим на битуме БНД марки 60/90 (тип Б, марка II) толщиной 5 см. В основании дорожной одежды рассмотрен щебень осадочных и изверженных пород рядовой, фракционированный 40-80 мм без расклинки, с расклинкой асфальтобетоном или мелким щебнем, отсевы дробления каменного материала 0-20 мм Фроловского карье-
ра, щебеночные смеси С3 80 мм и С6 20 мм. В качестве дренирующего слоя рассматривался песок средней крупности и геотекстиль «АГМ-Композит» производства ОАО «ВАТИ» (г. Волжский). Грунт под дорожной конструкцией представлен крупными и мелкими песками с примесью пылеглинистой фракции до 20 %, супесью легкой, суглинками легким и тяжелым, глиной.
Расчеты показали, что при устройстве дорожной одежды с песчаным подстилающим слоем толщина конструкции определяется сдвиговой прочностью песка. Запас сдвиговой прочности в песчаном слое изменяется от 0 до 6 %, в грунтовом основании - от 34 до 79 % (табл. 2). Таким образом, можно сделать заключение, что в дорожных конструкциях использование песчаного подстилающего слоя нецелесообразно.
Таблица 2
Конструкции дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием
Наименование слоя Н, см £упр, МПа Запас сдвиговой прочности, %
Асфальтобетон плотный горячий на битуме БНД марки 60/90 (тип Б, марка II) 5 3200
Основание конструкции (рядовой и фракционированный щебень, отсевы дробления щебня 0-20 мм, щебеночные смеси С3 и С6) 22-25 220-500
Подстилающий слой из песка средней крупности 10 120 0-6
Грунтовое основание 58-86 34-79
При замене песчаного слоя на геотекстиль «АГМ-Композит» толщина основания из щебня определяется сдвиговой прочностью грунтового основания. Модуль упругости каменного материала (Ещ) практически не влияет на проектную толщину конструкции (рис. 1). Зависимость толщины несущего слоя из щебня (Нщ) от модуля упругости щебня (Ещ) и грунтового основания (Егр), угла внутреннего трения (ф) и удельного сцепления (с) в грунте имеет вид
Н = 85638
Нщ 7-41,0006 7-^1,246 1,599 0,553 . (1)
Ещ Егр ф, С
Коэффициент множественной корреляции равен 0,80, стандартная ошибка - 0,22.
Анализ регрессионной зависимости (1) показывает, что толщина несущего слоя конструкции в основном зависит от физико-механических характеристик грунтового основания.
Расчеты показали, что замена песка на геотекстиль «АГМ-Композит» позволяет снизить толщину дорожной одежды на 20-45 % за счет исключения песчаного слоя и уменьшения толщины щебеночного основания (табл. 3).
В последнее время в практике строительства парковок все большее применение находят покрытия из плит/камней, выполненных методами ручного или механизированного мощения [3, 4]. Указанные покрытия являются достаточно прочными и «ремонтопригодными». При появлении просадок или
разрушения локальных участков покрытия они легко восстанавливаются с минимальными материальными трудозатратами.
26
3 22 «
И
ю <и
00 «
И
03 «
о и
о о
03
и «
3
4 о Н
18
14
10
•--- ■ - -#--- ------ - -
А...
- - с = 0,005 МПа —■-с = 0,014 МПа —&— с = 0,029 МПа ---А--- с = 0,029 МПа
220 260 280 350 450
Модуль упругости щебня, МПа
500
Рис. 1. Влияние модуля упругости щебня на толщину основания в зависимости от удельного сцепления в грунте (с = 0,005-0,029 МПа)
Таблица 3
Конструкция дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием
Наименование слоя Модуль упругости, МПа Толщина основания в зависимости от грунтового основания Нрасч., см
Песок мелкий Песок мелкий с примесью пылеглини-стой фракции до 20 % Пески пы-леватые, супеси, суглинки
Асфальтобетон плотный горячий на битуме БНД марки 60/90 (тип Б, марка II) 3200 5 5 5
Основание из рядового или фракционированного щебня, отсевов дробления щебня 0-20 мм, щебеночных смесей С3 и С6 на геотекстиле «АГМ-Композит» 220-500 24-25 19-20 15-17
При проектировании конструкций с покрытием из плит/камней мощения следует учитывать, что водоотводящая способность поверхности на 20 % ниже, чем асфальтобетонных. В связи с этим уклон к лоткам или другим во-доотводящим устройствам должен быть не менее 25 %о. Для повышения несущей способности каменного покрытия укладку камней мощения эффективно производить под углом 45-90° к оси стоянки автотранспорта на парковке (рис. 2). При этом в контакте с колесом автомобиля находится большое количество камней мощения. Нагрузка распределяется на более широкую площадь, вероятность образования просадки снижается.
Рис. 2. Рекомендуемая схема мощения камня на парковках
Исследования прочности конструкций с мощеным покрытием на основаниях из щебня 40-80 мм различной прочности или отсевов дробления камня 0-20 мм показали, что толщина основания практически не зависит от модуля упругости щебня, определяется углом внутреннего трения (ф) и удельным сцеплением (с) грунта:
7 277
7,277 (2)
Нщ =
7^0,123 1,318 1,113 Егр Ф, С
Коэффициент множественной корреляции равен 0,81, стандартная ошибка 0,56.
Использовать нетканое синтетическое полотно (НСМ) под основанием эффективно в качестве дренажного слоя при дефиците местных качественных песков. Расчеты показали, что при минимально допустимой толщине основания 15 см, независимо от модуля упругости щебня, запас сдвиговой прочности подстилающих глинистых грунтов значительный, составляет 44-54 % (табл. 4). При устройстве дорожной одежды на подстилающих песчаных грунтах толщина основания изменяется от 15 до 18 см и определяется сдвиговой прочностью песка.
Использование отсевов дробления щебня 0-20 мм экономически выгодно по причине их незначительной стоимости. Толщина основания из отсевов на песчаных или супесчаном грунтах изменяется от 5 до 23 см (табл. 5). При этом
снижение толщины основания до 5-7 см наблюдается с повышением сдвиговой прочности подстилающего грунта (песок пылеватый, супесь легкая).
Таблица 4
Конструкции дорожной одежды с геотекстилем типа «АГМ-Композит»*
Наименование конструктивного слоя дорожной одежды Модуль упругости, МПа Толщина, см Грунт основания Запас прочности в грунте, %
Мощеное покрытие из бетонной плитки толщиной 8 см 1770 8
Монтажный слой из песка или пескоцементной смеси 3-5
ин а в о Щебень 40-80 мм, щебеночная смесь непрерывной гранулометрии С7 -20 мм, отсевы дробления камня 0-20 мм 220-450 15 Супесь, суглинок, глина 44-54
я и О Щебень 40-80 мм 350 15 5
а и а е Й Щебеночная смесь непрерывной гранулометрии С7 - 20 мм 260 17 Песок мел- 3
Отсевы дробления камня 0-20 мм Фроловского месторождения Волгоградской области 220 18 кий 4
* Прослойка из геотекстиля типа «АГМ-Композит» устраивается на границе щебеночного основания и подстилающего грунта.
Таблица 5
Толщина основания из отсевов дробления щебня 0-20 мм
Наименование подстилающего грунта Н, см
Песок крупный, средний или мелкий без примеси пылеватых и глинистых частиц 20-23
Песок крупный, средний или мелкий с примесью пылеватых и глинистых частиц до 5 % 18
Песок мелкий с примесью пылеватых и глинистых частиц до 8 % 16
Песок пылеватый с примесью пылеватых и глинистых частиц более 20 %, супесь легкая 5-7
При повышенном увлажнении глинистых грунтов дорожные конструкции целесообразно устраивать на песчаном подстилающем слое. В этом случае толщина основания из каменного материала определяется сдвиговой прочностью песчаного подстилающего слоя (табл. 6). Запас сдвиговой прочности в песчаном слое составляет 1-6 %, в подстилающем грунте - 53-75 %.
Таблица 6
Конструкции с подстилающим песчаным слоем
Наименование конструктивного слоя дорожной одежды Модуль упругости, МПа Грунт основания Толщина слоя, см
Мощеное покрытие из бетонной плитки толщиной 8 см 1770 8
Монтажный слой из песка или пескоцементной смеси 3-5
Материал основания Щебень 40-80 мм, щебеночная смесь непрерывной гранулометрии С7 - 20 мм, отсевы дробления щебня 0-20 мм Фроловского месторождения Волгоградской области 220-450 Супесь легкая 15-16
Супесь тяжелая, суглинок легкий 17-18
Суглинок тяжелый, глина 17-19
Подстилающий слой из мелкого однородного песка 120 10
Сопряжение автомобильной парковки с тротуаром следует выполнять с применением бордюрного камня высотой 15 см, с проезжей частью дороги -бордюром высотой 5-10 см (рис. 3).
2
Рис. 3. Парковка с мощеным покрытием из искусственного камня:
1 - покрытие тротуара из плит/камней мощения толщиной 60 мм; 2 - бортовой камень; 3 - покрытие автостоянки из плит/камней толщиной 80 мм; 4 - бортовой камень; 5 - асфальтобетонное покрытие проезжей части дороги; 6 - монтажный слой из пескоцементной смеси; 7 - основание из щебня; 8 - дренажный слой из песка
Архитектурно и экологически привлекательными являются парковоч-ные конструкции с бетонной или пластиковой газонной решеткой или из сборных элементов с площадью озеленения до 90 % [9, 10] (рис. 4-6). Конструкции решёток позволяют комбинировать заполнение ячеек: брусчаткой, растительным грунтом, гравием, мраморной крошкой или другим наполнителем. При появлении локальных просадок или разрушения решетки покрытие легко ремонтируется без разборки прилегающих участков. Так как нагрузка от легкового автомобиля не превышает 3,5 т, устройство капиталь-
ного щебеночного основания под решеткой не требуется. Хорошее водоотве-дение и сохранение верхнего слоя почвы обеспечивают полную инфильтрацию осадков в грунтовое основание под решетку без снижения прочности конструкции при уклоне поверхности парковки до 20 %о.
Рис. 4. Конструкция экопарковки с газонной решеткой:
1 - газонная решетка; 2 - растительный грунт; 3 - монтажный (выравнивающий) слой из песка или смеси песка с растительным грунтом; 4 - шов; 5 - основание из песчано-гравийной смеси или щебня; 6 - вставка для разметки стояночных мест
Рис. 5. Конструкция экопарковки из сборных элементов ТТТ:
1 - заполнитель (растительный грунт/брусчатка); 2-3 - сборные элементы ТТЕ высотой 6 см; 4 - мелкоячеистая синтетическая сетка; 5 - основание из смеси мелкого щебня (2-5 мм) и почвы толщиной 5 см
Рис. б. Экопарковка из элементов ТТТ (Австрия) [9]
Выполненные исследования позволяют сделать вывод, что при проектировании дорожных одежд прибордюрных парковок прочность каменного материала незначительно влияет на толщину дорожного основания. Замена песчаного подстилающего слоя на геотекстиль способствует повышению прочности дорожной одежды и снижению ее толщины. Строительство основания из щебня минимальной конструктивной толщиной 15 см, как правило, обеспечивает прочность конструкций автомобильных парковок на статическую нагрузку до 6 т. При строительстве парковок в зеленой зоне предпочтение следует отдавать экопарковкам.
Библиографический список
1. Алексиков, С.В. Обоснование расчетной плотности парковки автомобилей на автомагистралях Волгограда / С.В. Алексиков, А.И. Болдин // Вестн. Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. - 2016. - Вып. 43 (62). - С. 244-252.
2. Алексиков, С.В. Проектирование автомобильных парковок на автомагистралях Волгограда / С.В. Алексиков, А.И. Болдин // Вестн. Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. - 2016. - Вып. 43 (62). - С. 253-260.
3. Алексиков, С.В. Конструкции дорожных одежд прибордюрных парковок / С.В. Алексиков, А.И. Болдин // Транспортные сооружения : интернет-журнал. - 2016. - Т. 3. - № 3. -Условия доступа : http://t-s.today/PDF/01TS316. pdf
4. Лобанов, Е.М. Транспортная планировка городов / Е.М. Лобанов. - М. : Транспорт, 1990. - 240 с.
5. Рэнкин, В.У. Автомобильные перевозки и организация дорожного движения : [пер. с англ.] / В.У. Рэнкин. - М. : Транспорт, 1981. - 592 с.
6. Иносэ, X. Управление дорожным движением : [пер. с англ.] / X. Иносэ, Т. Хамада. - М. : Транспорт, 1983. - 248 с.
7. Benenson, I. Entity-based modeling of urban residential dynamics: the case of Yaffo, Tel-Aviv / I. Benenson, I. Omer, E. Hatna // Environment and Planning B: Planning and Design. -2002. - V. 29. - P. 491-512.
8. Bandman, O. Computation properties of spatial dynamics simulation by probabilistic cellular automata / O. Bandman // Future Generation Computer Systems. - 2005. - V. 21. - P. 633-664.
9. Экопарковки. Справочник по проектированию. - Условия доступа : www.ecoparkovka. ru 10. Пособие по размещению автостоянок, гаражей и предприятий технического обслуживания легковых автомобилей в городах и других населенных пунктах. - М. : Стройиз-дат, 1984. - Условия доступа : http://www.znaytovar.ru/gost/2/Posobie_k_SNiP_II6075_ Posobie.html
References
1. Aleksikov S.V., Boldin A.I. Obosnovanie raschetnoi plotnosti parkovki avtomobilei na avtomagistralyakh Volgograda [Justification of estimated density for parking in Volgograd]. Bulletin of Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering. Series: Construction and Architecture. 2016. No. 43. Pp. 244-252. (rus)
2. Aleksikov S.V., Boldin A.I. Proektirovanie avtomobil'nykh parkovok na avtomagistralyakh Volgograda [Parking design in Volgograd]. Bulletin of Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering. Series: Construction and Architecture. 2016. No. 43. Pp. 253-260 (rus)
3. Aleksikov S.V., Boldin A.I. Konstruktsii dorozhnykh odezhd pribordyurnykh parkovok [Pavement design for curb parking]. Transportnye sooruzheniya [Russian journal of transport engineering]. 2016. V. 3. No. 3. Available at: http://t-s.today/PDF/01TS316.pdf (rus).
4. Lobanov E.M. Transportnaya planirovka gorodov [Transport planning of cities]. Moscow: Transport Publ., 1990. 240 p. (rus).
250
С.В. ÁneKCUKoe, Á.H. EonduH, M.3. EyeadwuHoe u dp.
5. Rankine V.U. Avtomobil'nye perevozki i organizatsiya dorozhnogo dvizheniya [Automobole transportations and traffic management]. Moscow: Transport Publ., 1981. 592 p. (Transl. from Engl.)
6. Inosje H., Hamada T. Upravlenie dorozhnym dvizheniem [Traffic flow management]. Moscow: Transport Publ., 1983. 248 p. (Transl. from Engl.)
7. Benenson I., Omer I., Hatna E. Entity-based modeling of urban residential dynamics: the case of Yaffo, Tel-Aviv. Environment and Planning B: Planning and Design. 2002. V. 29. Pp. 491-512.
8. Bandman O. Computation properties of spatial dynamics simulation by probabilistic cellular automata. Future Generation Computer Systems. 2005. V. 21. Pp. 633-664.
9. Ekoparkovki. Spravochnik po proektirovaniyu [Ecoparking. Reference book on design]. Available at: www.ecoparkovka.ru (rus)
10. Posobie po razmeshcheniyu avtostoyanok, garazhei i predpriyatii tekhnicheskogo obslu-zhivaniya legkovykh avtomobilei v gorodakh i drugikh naselennykh punktakh [Manual for location of parking, garages and maintenance enterprises for motorcars in cities and other settlements]. Moscow: Stroyizdat Publ., 1984. Available at: www.znaytovar.ru/gost/2/Posobie_ k_SNiP_II6075_Posobie. html/ (rus)
