1239

5)дифференцированный подход к учету исходных показателей (коэффициента точности технологического процесса, шага нивелирования, доверительных вероятностей перехода от предельных погрешностей к среднеквадратическим) для нормирования точности строительных и разбивочных работ и оценки их качества, по завершению устройства конструктивных слоев дорожных одежд, позволяет снизить затраты на производство и повысить качество строительства.

Таблица 2

Допуски на строительные и разбивочные работы, рассчитанные разными методами, для обеспечения высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд (без автоматической системы задания вертикальных отметок, категория дороги I, II, III)

с шагом нивелирования через 5м

Втретьем разделе изложены исследования в течение 2007-2009 гг. точности устройства щебеночного основания и асфальтобетонного покрытия окружной автомобильной дороги в городе Сургуте Ханты-Мансийского автономного округа.

Вподразделе 3.1 изложена методика проведения исследований точности высотного положения поверхностей слоев оснований и покрытий и характеристика дорожной одежды. Лично автором было выполнено нивелирование поверхностей по левой, правой бровкам и центру каждого слоя основания и покрытия через 5 м. Нивелирование осуществлялось с применением нивелира Н-3 и трехметровых реек с сантиметровыми делениями из середины между двумя смежными пикетами на участках с равными уклонами.

Среднеквадратическая погрешность определения взаимного высотного положения двух точек (разности вертикальных отметок) с одной станции нивелирования определяется по формуле

где mв1 и mв2 – среднеквадратические погрешности взглядов на точки 1 и 2; mо – среднеквадратическая погрешность несоблюдения главного

условия нивелира из-за неравенства расстояний плеч S S1 S2 . Максимальное и минимальное расстояние от инструмента до реек

выдерживалось соответственно до 50 и 10 м, тогда mГ 2,25мм. Для исключения влияния погрешностей в высотном положении соседних пикетов (на участках с равными уклонами) горизонт инструмента определялся дважды (по двум соседним пикетам), и за окончательное значение горизонта инструмента принималось среднее из них. Тем самым уменьшали влияние погрешностей во взаимном высотном положении соседних пикетов или связующих точек.

По результатам отклонений относительных высотных отметок вычислены их алгебраические разности (амплитуды). При нивелировании трех смежных точек (относительные отметки) поверхностей оснований и покрытий автомобильных дорог с шагом 5 м разница плеч (S1 50м и S2 40м) между крайними смежными точками будет составлять 10 м. Тогда среднеквадратическая погрешность взаимного положения двух крайних точек при расчете амплитуд будет mГ 1,24мм.

Конструкция дорожной одежды представляет собой двухслойное покрытие и двухслойное основание, устраиваемые на насыпи из песка. Верхний слой покрытия – щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) по ТУ 5718.030.01393697-99 толщиной 5 см, нижний слой покрытия – пористый асфальтобетон (АБ) из горячей крупнозернистой щебеночной смеси марки I по ГОСТ 9128-97 см толщиной 7 см. Верхний слой основания – черный щебень, уложенный по ВСН 123-77 толщиной 16 см, нижний слой основания

– щебень фракционированный фр. 40-70 мм, уложенный по способу заклинки по ГОСТ 8267-93 толщиной 30 см.

По результатам нивелирования с шагом 5 м определены отклонения относительных вертикальных отметок от проектных, а по их значениям вычислены амплитуды (алгебраические разности) трех смежных точек. Для верхнего и нижнего слоев покрытия вычислены амплитуды с интервалами через 5 и 10 м по левой, правой бровкам и центру дорожного полотна по каждому из этих слоев. Для верхнего слоя основания вычислены амплитуды с интервалами через 10 м по левой, правой бровкам и центру дорожного полотна. Для нижнего слоя основания и насыпи из песка вычислены амплитуды с интервалами через 20 м по всему слою.

В подразделе 3.2 изложены использованные в диссертационной работе теоретические основы статистических исследований, которые приведены в работах Е. С. Вентцель, Н. Г. Видуева, В. Е. Гмурмана, А. М. Длина, И. В. Дунина-Барковского, Г. Крамера, Н. В. Смирнова, Ю. В. Столбова, С. Ю. Столбовой, В. С. Сытника и др.

Исследованию были подвергнуты отклонения относительных вертикальных отметок и вычисленных значений амплитуд (алгебраических

12

разностей вертикальных отметок) поверхностей конструктивных слоев оснований и покрытий автомобильной дороги. По результатам нивелирования определялись отклонения относительных вертикальных отметок от проектных, а по их значениям вычислялись амплитуды (алгебраические разности) трех смежных точек. Полученные отклонения относительных вертикальных отметок от проектных и вычисленные значения амплитуд (разности вертикальных отметок) разбивались в вариационные ряды. Совокупность полученных отклонений вертикальных отметок от проектных и вычисленных значений амплитуд разбивались на интервалы шириной h. Ширина интервала h определялась по формуле Стерджесса:

где R – размах варьирования; N – число измерений (объем выборки);

xmin и xmax - соответственно минимальное и максимальное значения измеряемой величины.

В качестве статистической оценки распределения вычисленных результатов x1, x2, x3,... , xn величины х принята выборочная средняя взвешенная

k

ni xi

где ni - частота;

xi – результат измерения;

k –число интервалов, которое вычислялось из соотношения k Rh. Для оценки среднеквадратического отклонения генеральной

Среднеквадратическая погрешность арифметического среднего М и среднеквадратическая погрешность самой среднеквадратической погрешности mm определены по формулам:

Для сравнения полученных из статистической обработки параметров распределения с нормативными величинами определяли доверительные интервалы среднего значения и среднеквадратического отклонения по выборочным характеристикам x и m.

13

Доверительные интервалы задавались с доверительной вероятностью P=0,95 и уровнем значимости (точностью оценки) q=0,05, учитывая, что исследуемые совокупности вычисленных результатов имеют ограниченный объем и вероятность появления отклонений, превышающих по абсолютной величине 2m, очень мала.

Для генеральной совокупности доверительные интервалы математического ожидания a и стандарта определялись по выражениям:

При ограниченных объемах выборок, для оценки математического ожидания a использовалось распределение Стьюдента, и в выражение (21) вместо t введен новый коэффициент tq – нормируемый множитель, который

При ограниченных объемах выборок, для оценок стандарта , использовалось распределение « 2 »; граница интервалов определялась по

По вычисленным для каждого интервала частостям Wi строили гистограммы, отображающие эмпирические распределения исследуемых совокупностей.

По интервалам, соответствующим эмпирическому распределению, строили кривые теоретического распределения на основании значений P xi , определяемых по таблице функций Лапласа. Степень близости эмпирического распределения с теоретическим оценивалась по критериям согласия К. Пирсона и Б. С. Ястремского.

Вподразделах 3.3 и 3.4 выполнено исследование точности высотного положения конструктивных слоев соответственно оснований и покрытий дорожных одежд.

Врезультате исследования точности устройства слоев основания и покрытия было установлено, что распределение действительных отклонений относительных вертикальных отметок от проектных и вычисленных значений амплитуд (алгебраических разностей вертикальных отметок) в выборках подчинены закону нормального распределения. Это подтверждается критериями согласия К. Пирсона и Б. С. Ястремского, что свидетельствует о статистической однородности технологического процесса. Статистические характеристики и параметры распределения отклонений вертикальных относительных отметок и амплитуд (алгебраических разностей вертикальных отметок) точек поверхностей слоев основания и покрытия приведены соответственно в сводных таблицах 3 и 4.

14

Таблица 3

Статистические характеристики и параметры распределения отклонений вертикальных отметок точек поверхностей конструктивных слоев дорожной одежды от проектных

15

Таблица 4

Статистические характеристики и параметры распределения амплитуд вертикальных отметок точек поверхностей конструктивных слоев дорожной одежды от нормативных

Фактические отклонения относительных вертикальных отметок поверхностей оснований и покрытий автомобильной дороги от проектных соответствуют требованиям нормативного документа (СНиП 3.06.03-85).

Вычисленные значения амплитуд вертикальных отметок поверхности верхнего слоя покрытия при шаге 5 м ниже нормативных требований, а при шаге 10 м – соответствуют нормативным требованиям. Для нижнего слоя покрытия при шаге 5 м значения амплитуд вертикальных отметок ниже нормативных требований, а при шаге 10 м – близки к нормативным. Для верхнего слоя основания при шаге через 10 м значения амплитуд вертикальных отметок близки к нормативным, а для нижнего слоя основания при шаге 20 м – соответствуют нормативным.

Таким образом, технология производства работ по устройству оснований и покрытий не всегда обеспечивает нормативные требования к точности их геометрических параметров, установленных СНиП 3.06.03-85. Необходимо обоснование допусков при производстве строительных и разбивочных работ для обеспечения заданного высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд.

В четвертом разделе выполнено обоснование допусков на строительные и разбивочные работы и даны рекомендации для обеспечения заданного высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд.

Вподразделе 4.1. выполнено обоснование допусков на строительные работы и геодезический контроль для обеспечения заданного высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд.

Как отмечалось выше, в СНиП 3.06.03-85, п. 14.5, табл. 17, приведены допускаемые отклонения амплитуд вертикальных отметок, а в обязательном приложении 2 при приемке завершенного процесса устройства конструктивных слоев приведены отклонения результатов определений высотных отметок от нормируемых, без разграничения их на строительные и разбивочные работы.

Вразделе 2 предложены методики: расчета допусков на строительные

иразбивочные работы «с учетом точности технологического процесса» устройства дорожной одежды; назначения точности на эти работы с учетом принятия доверительных вероятностей оценки их качества.

Выполненные исследования в разделе 3 показали, что требования к точности геометрических параметров при устройстве основания и покрытия дорожной одежды не всегда обеспечиваются. Поэтому для обеспечения их высотного положения, необходимы обоснованные нормы точности на строительные и разбивочные работы. При этом точность строительных и разбивочных работ зависит от принятия уровня доверительной вероятности при нормировании допусков, шага выноса и контроля проектных отметок при устройстве конструктивных слоев дорожной одежды, а также максимального удаления реек от нивелира при выносе и контроле проектных отметок.

Допуски на строительные и разбивочные работы, рассчитанные по предложенным методикам расчета с учетом точности технологического

16

процесса устройства конструктивных слоев дорожных одежд и назначения точности с учетом доверительной вероятности оценки их качества, приведены в табл. 1.

Нормированное значение среднеквадратической погрешности mН на устройство конструктивных слоев дорожных одежд вычисляли по выражению (4).

Подставив значения mГ и mН в выражение (13), определяли среднеквадратическую погрешность на строительные работы mС .

Допуски на строительные работы и геодезические контрольные измерения, рассчитанные по предложенной методике с учетом точности технологического процесса устройства конструктивных слоев дорожных одежд и методике назначения точности с учетом доверительной вероятности оценки их качества, для разных категорий дорог, без автоматической и с автоматической системами задания вертикальных отметок и шагов нивелирования, приведены в таблицах 5, 6 и 7.

Таблица 5

Нормы точности на строительные и разбивочные работы для обеспечения высотного положения конструктивных слоев дорожной одежды (без автоматической системы задания вертикальных отметок, кат. дороги I, II, III)

окончание таблицы 5

Таблица 6

Нормы точности на строительные и разбивочные работы для обеспечения высотного положения конструктивных слоев дорожной одежды (с автоматической системой задания вертикальных отметок, кат. дороги I, II, III)

18

Таблица 7

Нормы точности на строительные и разбивочные работы для обеспечения высотного положения конструктивных слоев дорожной одежды (без автоматической системы задания вертикальных отметок, категория дороги IV, V, I-c, II-c, III-с и внутренние дороги промышленных предприятий)

Расчет выполнялся в такой последовательности:

1)выбирается из СНиП 3.06.03-85 (табл. 17) значение амплитуд Н (мм) вертикальных отметок в зависимости от системы задания их при устройстве оснований и покрытий, шага нивелирования и категории дорог;

2)вычисляется по выражению (4) среднеквадратическая погрешность высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд;

3)определяется предельная погрешность геодезических работ по выражениям (9-12) в зависимости от коэффициента точности технологического процесса ТП устройства конструктивных слоев дорожных одежд и доверительной вероятности;

4)вычисляется или выбирается из таблицы 1 среднеквадратическая погрешность геодезических работ в зависимости от доверительной вероятности P 0,9 или P 0,95;

5)вычисляется по выражению (13) среднеквадратическая погрешность на строительные работы в зависимости от коэффициента точности процесса и доверительной вероятности P 0,90 или P 0,95.

19

В подразделе 4.2. даны рекомендации по обеспечению необходимой точности заданного высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд.

При расчете точности строительных работ и геодезического контроля в процессе устройства конструктивных слоев оснований и покрытий за основу принято предельное значение амплитуд вертикальных отметок.

Для расчета точности детальной разбивки вертикальных отметок поверхности конструктивных слоев дорожных одежд за основу приняты их предельные допускаемые отклонения, согласно СНиП 3.06.03-85, которые должны быть:

а) для комплекта машин без автоматической системы задания

б) для комплекта машин с автоматической системой задания

Приведены примеры расчета точности геодезического контроля и детальной разбивки вертикальных отметок для обеспечения заданного высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд.

Значения погрешностей и максимальных расстояний реек от нивелиров типов Н-3 и Н-10 при геодезическом контроле высотного положения и детальной разбивке вертикальных отметок конструктивных слоев дорожных одежд при Р=0,90 приведены соответственно в таблицах 8, 9, 10 и 11, а при Р=0,95 – в таблицах диссертации.

Таблица 8

Значения максимальных расстояний (S) реек от нивелира (Н-3) при геодезическом контроле высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд при Р=0,90