Поддръжка, ремонт и рехабилитация на пътна настилка

Новите пътища са нещо прекрасно, но не бива да се забравя, че не са вечни. Колкото по-интензивно е натоварването върху пътната настилка, толкова по-внимателно трябва да се планира поддръжката є, като се отчитат и редица други фактори – конструктивни особености, сезонни условия, финансови разчети и др. Дейностите, които могат да осигурят поддържането на характеристиките за безопасна експлоатация на необходимото ниво, са регламентирани в НАРЕДБА №РД-02-20-19 от 12 ноември 2012г. за поддържане и текущ ремонт на пътищата. Особено интересен е процесът на основен ремонт, познат и като рехабилитация на пътната настилка, тъй като при него могат да се използват много успешно нови материали и технологии.

При усилената експлоатация на пътищата неминуемо се наблюдава стареене и износване на материалите. Конструкциите на основните елементи в обхвата на пътя също се амортизират. Това налага придържането към комплекс от планирани строително-монтажни работи за поддържане на елементите на пътя, които са в добро техническо състояние и могат да служат още дълго време. Текущото и превантивното поддържане на пътищата, както и текущите ремонти, включват множество работи, дадени много подробно в цитираната Наредба.

Предвидените видове дейности за осигуряване на добро експлоатационно състояние, специално на пътните настилки, могат да бъдат разделени най-общо в четири групи – превантивно поддържане, текущо поддържане, аварийно-възстановителни работи и зимно поддържане. Ако се наложи изпълнението на комплекс от ремонтни работи за възстановяване експлоатационното състояние на пътя, то това е основен ремонт. При него се рехабилитират носимоспособността, равността и сцепителните качества на пътната настилка, като се извършва частично възстановяване и замяна на амортизирани материали с нови.

Общи положения
Този комплекс от дейности за превантивно поддържане на пътните настилки се разработва в по-дългосрочен план. Целта е да да се подберат и технологични, и икономически ефективни строително-монтажни работи, които да намаляват негативните последици от стареене и износване на материалите, и същевременно да удължават времето на тяхното използване. Прилагането на такава стратегия е целесъобразно при настилки в добро техническо състояние и със значителен остатъчен експлоатационен срок. Превантивното поддържане на настилката включва основно следните видове работи - затваряне на повърхностни пукнатини по настилката, полагане на нов износващ пласт, полагане на повърхностни обработки, полагане на тънко покритие и др.

Текущо поддържане на настилките е планирана ежедневна дейност и има за цел да осигури състояние на настилката, съответстващо на нейното предназначение – да предоставя условия за непрекъсната, безопасна и нормална експлоатация. Текущите грижи са свързани с почистване и отстраняване на отделни малки повреди по земното платно, запълване на пукнатини, изкърпване на дупки, възстановяване на ръбовете на настилката и отстраняване на отделни единични дефомации по настилката – вълни, коловози и други неравности и други.

Когато, въпреки редовните грижи, се получат локални повреди, но те не променят конструкцията или техническите характеристики на платното за движение, тогава се прибягва до текущ ремонт. На видовете, обхвата и технологията на работите за зимно поддържане на пътищата засега няма да се спираме.

Когато е неизбежно цялостното възстановяване на състоянието на пътната настилка, се извършва ремонт на всички видове повреди, фрезоват се и се отстраняват деформациите по покритието, полага се, ако е необходимо, нов усилващ пласт и се изпълнява нов износващ пласт.

Някои технологии за превантивни и текущи дейности
За полагане на тънко покритие с дебелина до 20mm при превантивното поддържане на настилките се използват различни технологии. Една от тях е Slurry Seal, буквално „запечатваща суспензия” – битумен шлам, който е хомогенна смес от битумна емулсия, вода, дребнозърнеста фракция и пясък с подбран зърнометричен състав и каменно брашно в определено съотношение. Сместта се произвежда и полага на студено, най-често върху ремонтирано съществуващо асфалтово покритие с цел възстановяване на повърхностните му характеристики – грапавост и водонепроницаемост. Има три типа Slurry Seal-покрития, в зависимост от зърнометричния състав на фракциите. Включените в Първия тип фракции са изключително фини, повечето са с размер, по-малък от 2.4mm. Този тип се използва за запечатване на фини повърхностни пукнатини и осигурява много тънко покритие върху съществуващата настилка, но обикновено е предназначен за по-слабо натоварени участъци. Вторият тип е с по-едри фракции, достигащи до 6.4mm, и се използва за обработка на съществуващи настилки, подложени на среден до тежък трафик, както и за намаляване на хлъзгането и поднасянето. Това е най-разпространеният тип. Третият тип е с най-едра фракция и се препоръчва за третиране на сериозни дефекти по повърхността. Благодарение на размера на вложения инертен материал, с този тип може да се запълват леки вдлъбнатини по платното, за да се предотврати събиране на вода в тях и да се намали вероятността от появата на толкова неприятния за моторните превозни средства аквапланинг. Покритията от типа Slurry Seal обикновено се полагат с дебелина от З ÷ 6mm в един слой. Възможно е полагането да се извърши в два слоя, като първият се използва за изравнителен, а с втория се постига хомогенна текстура на повърхността.

Друга подходяща технология е Split Mastic Asphalt, буквално „асфалтово лепило”, но позната точно като „Сплитмастик”. В днешно време това е най-широко използваният тип асфалт за износващи пластове на пътните настилки. Той е с голяма трайност и притежава изключителна деформационна устойчивост, дължаща се на стабилната структура на минерала. Порите в минералния състав са запълнени с мастик, съставен от битум, трошен пясък и каменно брашно, към който се добавят и целулозни фибри като битумозадържаща добавка. Като свързващо вещество се използва пътен битум, но в последно време при пътища с високо натоварване вече се използва и полимер- модифициран битум. При правилно изпълнение, съобразено с климатичните условия и технологичните изисквания, това тънко асфалтово покритие показва много добра устойчивост, без образуване на коловози и деформации, дори при сравнително тежко натоварване. При тънките пластове има едно малко неудобство - поради бързото им охлаждане трябва да се изпълняват само при най-благоприятни атмосферни условия, например от средата на април до средата на октомври, но при добро планиране и организация това е лесно преодолим недостатък.

Ще споменем и микропокритието по технологията Ralumac, което е смес от полимер-модифицирана битумна емулсия, минерална фракция с висока износоустойчивост, минерални пълнители, вода и добавки. Това тънко покритие, положено върху съществуваща настилка, подобрява текстурата на повърхностния слой, осигурява неговата водонепроницаемост и съдейства за намаляване на шума.

При текущите ремонти обикновено се прави изкърпване с топла или студена смес. Затварянето на повърхностните пукнатини по настилката най-често се извършва посредством запечатка с разредена битумна емулсия, асфалтови пасти и други подходящи материали, разработени на базата на термомодифицирани битуми. Подготовката на основата включва изчистване на повърхността от отделни частици, кал, прах и др. След това се прави равномерен разлив, еднократен или двукратен, на студени или горещи ляти материали, предназначени за запълване и уплътняване на фуги и пукнатини на пътни настилки. Материалът за запълване и уплътняване на фуги е пастообразен, и при полагане в хомогенно състояние във фугата я запечатва чрез прилепване към съответните повърхности във фугата, за да се предотврати достъп на вода и вредни субстанции. Конкретен пример за материал, подходящ за горещо полагане, е полимер–модифицираният битум за фуги. Модифициран с подходящи полимери, той демонстрира добра топлоустойчивост и гарантирани висока еластичност, студоустойчивост и адхезия.

За възстановяване на покритието на място чрез горещо рециклиране се извършва нагряване на старото покритие на дълбочина 3 ÷ 4cm, разрохкване и разпределение на старата смес, а след това се полага нова гореща асфалтобетонна смес.

Покритията, които се полагат като студена смес, се използват за заздравяване на тънки и стари настилки. Тези „студени” асфалтови смеси обикновено съдържат битумна емулсия и минерални агрегати – точно определени фракции, които се смесват без допълнително нагряване. Макар че се прилагат предимно при пътища със слаб и среден трафик, при допълнителна специална обработка на повърхността те могат да се използват и за натоварени настилки. Тази обработка се състои в нанасяне на импрегниращи състави, които предпазват покритието от проникване на вода и въздух, елиминират опасността от замръзване и увеличават дълготрайността му. Технологията за полагане на тънкослойна студена битумна настилка с дебелина 1.50cm за износващ пласт подобрява експлоатационните качества на амортизираната асфалтобетонова настилка на сравнително ниски цени. Не е необходимо да се прави битумен разлив за връзка между старата настилка и новополагания пласт – достатъчно е участъкът да се почисти качествено с вода или въздух под налягане. Допуска се изпълнение и при сравнително ниски температури на въздуха, но в никакъв случай - при валежи. Най-напред се изпълнява изравнителен пласт, а върху него – износващ, който е с постоянна дебелина. Полагането се осъществява със специализирани машини, снабдени с необходимите съоръжения за смесване на битумната емулсия и каменните фракции, механизирано полагане на сместа и неподгреваема дъска за заглаждане. При тази технология уплътняването с валяк не е задължително.

Технологията за ремонт на повредени участъци, единични дупки и пукнатини без изрязване или фрезоване, чрез студено битумно изкърпване, представлява инжекционен метод, използващ бързо разпадаща се катионна емулсия и промити фракции. Най-напред повърхността на повредената част от настилката, т.е.дупката, се изчиства добре от несвързани и слабо свързани частици, кал и други замърсявания, напръсква се с грунд - полимер-модифицирана битумна емулсия, загрята до 60°С, запълва се със смес от битумна емулсия и минерален материал в следната последователност - разлив на битумна емулсия върху основата и разстилане на фракцията върху нея. Тези работни операции се повтарят до окончателното запълване на дупката. Фракциите трябва да бъдат покрити с пласт от повърхностния слой, но да не бъдат презаляти. Всички дейности се извършват със специализирана машина, в която са монтирани съоръжения за продухване, разпръскване на емулсията и минералната фракция. Технологията позволява работа и при по-хладно време, но без валежи.

При възстановяване на покритието на място чрез студено рециклиране повреденото асфалтово покритие се разкъртва във водна среда и се смила. Към получената смес се добавя стабилизиращо вещество, например битумна емулсия, комбинация от битумна емулсия и цимент, разпенен битум или комбинация от разпенен битум и цимент. При пътища с категории на движението „средно”, „тежко” и „много тежко” върху рециклирания пласт се полага гореща асфалтова смес.

А вече има самозалепващи се ленти, произведени от модифициран битум, за запечатване на пукнатини и фуги. Притежават отлична адхезионна способност към асфалтобетона, без да залепват към гумите на превозните средства.

Технологии за рехабилитация на пътната настилка
При рехабилитацията не само се отстраняват повредите и се възстановява настилката, но се търсят решения и за подобряване на нейните експлоатационни показатели – равност, сцепителни качества и носимоспособност. При основния ремонт могат да се изпълняват нивелетни и частични ситуационни изменения на трасето, уширение на пътното платно и др., но тук няма да се спираме на тях, нито на работите по възстановяване на останалите елементи от пътната конструкция. Всички дейности по фрезоване на съществуващото покритие и последващото полагане на асфалтови пластове се изпълняват след изключително внимателно установяване на състоянието на настилката, необходимото геодезическо заснемане, задълбочен анализ и проектиране. Технологията за рехабилитация трябва да е изяснена, преди да започнат строителните работи.

Използват се основно четири технологии за полагане на асфалтовата смес. При първата дебелината и нивото на полагания асфалтов пласт се регулират автоматично чрез електронна система с височинен сензор, който снема отчети от нивото на предварително нивелирана направляваща метална струна, монтирана непосредствено до лентата за полагане. При втората автоматичното регулиране става чрез електронна система с височинен сензор, който получава отчети от нивото на метална греда, плъзгана по повърхността на предварително изпълнен асфалтов пласт. Практикува се и ръчно регулиране на дебелината, както и изпълнение на асфалтовия пласт с постоянна дебелина. Очевидно е, че постигането на висока равност на настилката може да се гарантира само с използване на първата технология - с височинен сензор и метална струна. Много важно е да се отчита слягането в следствие на уплътняване на асфалтовата смес при различни дебелини на изравнителния пласт, в отделните сечения. Другите три технологични варианта за полагане на асфалтовата смес имат различни, но по-малки, възможности за изравняване.

Що се отнася да технологиите на работа – разпространени са основно две, като за всеки пътен участък трябва да се подбира най-подходящата. При пътни участъци с големи неравности това може да е изпълнение на изравнителни асфалтови пластове с променливa дебелина под износващия пласт. При сравнително равни участъци се избира технологията с предварително фрезоване на неравностите и полагане на следващите пластове с константна дебелина. При всички случаи рехабилитацията трябва да гарантира необходимата носимоспособност и равност на настилката в конкретния участък.

И при рехабилитацията на пътната настилка студеното рециклиране е широко застъпено, или като дълбоко, или като тънко. Принципно, със специализирани машини се прибавят малки количества добавки в съществуващите материали на обекта, като едновременно пътната настилка се възстановява и се подобряват физикомеханичните є свойства. Дълбокото студено рециклиране има за основна цел подобряването на носимоспособността на съществуващата повредена настилка. Обикновено дебелината на рециклирания пласт e по-голяма от 100mm, като може да достигне и около 300mm. За уплътняване на дебели пластове се използват тежки вибрационни валяци. Дълбокото рециклиране е подходящо както за настилки с дебел, така и с тънък асфалтов пласт. След завършване на дейностите по рециклирането на повредената настилка е необходимо да се положат допълнителни асфалтови пластове в зависимост от категорията на движението. Тънкото студено рециклиране се изпълнява на дълбочина от 80 до 150mm, най-често при настилки с добра носимоспособност, но с повреди в горните асфалтови пластове. Целта е да се получи равен и нехлъзгащ горен пласт, а с ограничаването на достъпа на вода под рециклирания пласт се удължава експлоатационният живот на настилката.

Рециклирането може да се извършва както на място, така и в смесителни станции. При работа „на място” се използват машини за рециклиране и стабилизиране, като тенденцията е да се разработват модели, които да рециклират дебели слоеве настилка, до 50cm, с едно минаване. Основен елемент в рециклиращата машина е валцоващият и смесителен ротор, снабден с голям брой режещи инструменти. Барабанът обикновено се върти нагоре и пулверизира материала на съществуващата пътна настилка, а през гъвкав маркуч се пуска вода от цистерна, свързана с рециклиращата машина. Дебитът на впръскваната вода в смесителната камера на рециклиращата машина се измерва точно през компютризирана помпена система и въртящият барабан смесва водата с раздробения материал така, че да се постигне оптималното водно съдържание, необходимо за получаване на високи нива на уплътняване. Течни стабилизиращи агенти, като каша от цимент и вода или битумна емулсия, отделно или комбинирано, могат също да бъдат вкарани в смесителната камера по подобен начин. Освен това, порестият битум може да бъде инжектиран в смесителната камера през отделна специално проектирана пулверизираща рейка. Прахообразните стабилизиращи агенти, като гасена вар, обикновено се разстилат върху повърхността на съществуващия път пред рециклиращата машина, която минава върху праха и го смесва с възстановения материал и инжектираната вода. Завършването на пласта от рециклиран материал изисква създаването на добре споена водонепропусклива повърхностна структура. Най-добре е да бъде приложена обработка на повърхността чрез разлив на разредена битумна емулсия или покритие с един пласт асфалтобетон.

Предимствата на студеното рециклиране са много – качество, бързина на изпълнението, икономическа ефективност и екологично чисти процеси.

За усилване на настилките са разработени редица нови решения – усилване с геосинтетични мембрани, геомрежи, двойно усукани телени мрежи. Например употребата на телени мрежи осигурява оптимално разпределение на товара и добро съпротивление на срязване. В така армирания асфалт образуването на пукнатини е ограничено, а експлоатационният срок на пътната настилка е удължен.

Какъвто и подход за рехабилитация да се избере, той задължително трябва да води до подобряване на якостните характеристики и значително увеличаване на носимоспособността на обработените пластове, до ограничена поява на пукнатини, до намаляване на водопропускливостта и подобряване на мразоустойчивостта. Все повече трябва да се търси и ефектът от опазване на околната среда, като се влагат рециклирани материали и се избягва разработването на нови кариери.