2519

9.Материалы семинара-совещания: «Совершенствование технологий проектирования строительства федеральной автодороги ЧитаХабаровск» 3-7.12.2001. ОАО «Иркутскгипродорнии». – Иркутск, 2002. – с. 40-45, 67-68.

10.Шур, Ю. Л. Термокарст (к теплофизическим основам учения о закономерностях развития процесса) / Ю. Л. Шур. – М.: Недра, 1977. – 80 с.

11.Катасонов Е.М. О понятиях «термокарст», «термокарстовые формы рельефа»// Строение и абсолютная геохронология аласных отложений Центральной Якутии. Новосибирск: Наука, 1979. С. 4-7.

12.Бедрин, Е. А. Заявка на изобретение «Земляное сооружение на многолетнемерзлых грунтах и способ его возведения с укреплением основания в районах распространения вечной мерзлоты, от 09.06.2010, рег. № 2010123570/(033557) / Е. А. Бедрин, В. Н. Лонский, А. М. Завьялов, В. П. Попов.

13.Завьялов, А. М. Аппарат математического моделирования процессов промерзанияпротаивания грунтов / А. М. Завьялов, Е. А. Бедрин, М. А. Завьялов // Омский научный вестник. – № 3 (93). – 2010. – С. 17-21.

14.Завьялов, А. М. Моделирование температурного поля массива многолетнемерзлых грунтов / А. М. Завьялов, Е. А. Бедрин, М. А. Завьялов, В. Н.

УДК 625.7

Лонский // Вестник СибАДИ. – № 3(17). – Омск: Издво СибАДИ, 2010. – С.49-52.

DEFINITION OF DIRECTIONS ON MAINTENANCE OF STABILITY OF THE EARTHEN CLOTH OF ROADS IN THE PERMAFROST ZONE

E.A.Bedrin

Problems of a construction of roads in a permafrost zone are considered. Directions on maintenance of stability of an earthen cloth are offered.

Бедрин Евгений Андреевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Экономика и управление дорожным хозяйством» Сибирской государственной ав- томобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований – разработка ресурсосберегающих технологий в дорожном строительстве. Имеет более 35 опубликованных работ. E-mail: Bedrin-ea@yandex.ru

Для армирования покрытий дорог I категории и дорог, расположенных в I ДКЗ, целесообразно использовать геосетки с повышенной прочностью RLR (RTR) (70-100 кН/м). При вы-

полнении работ в I и II ДКЗ более эффективно сплошное армирование (рис.1). При ремонте

и капитальном ремонте покрытий из цементобетона или железобетонных плит в I ДКЗ может применяться и комбинированная схема армирования с дополнительной укладкой армирующих полос над поперечными и продольными швами между плитами.

Таблица 3 – Выбор местоположения армирующей прослойки по глубине

Рис. 2. Типы принципиальных конструктивных решений: 1 – верхний слой покрытия толщиной h1; 2 – армирующая прослойка; 3 – нижний слой покрытия толщиной h2 из новой или регенерированной смеси; 4 – существующее покрытие или

несущее основание

Учитывая, что на покрытие одновременно воздействуют нагрузки от транспортных средств и температурные напряжения, наилучшие результаты достигаются при одновременном применении решений типа ТМП и НГР.

Укладка армирующей прослойки непосредственно на существующее асфальтобетонное и, тем более, цементобетонное покрытие менее эффективна, нежели на свежеуложенный или регенерированный слой асфальтобетона. Это объясняется необходимостью обеспечения прочного сцепления арматуры с армируемым материалом для обеспечения перераспределения возникающих напряжений. Поэтому при вы-

боре решения НГР нижний слой покрытия (выравнивающий слой) может устраиваться из мелкозернистого асфальтобетона или регенерированного материала существующего покрытия.

Не эффективно устройство армированных асфальтобетонных покрытий при коэффициенте прочности дорожной одежды в результате оценки состояния по ОДН 218.1.052-2002 и ОДМ 218.0.006-2002 ниже 0,85 для дорог I категории, ниже 0,80 для дорог II категории и ниже 0,75 для дорог III и IV категории. При недостаточной прочности дорожных одежд следует выполнить расчёты и предварительные мероприятия, направленные на усиление дорожной одежды (по ОДН 218.1.052-2002), а при необходимости – и по регулированию водно-теплового режима земляного полотна (СНиП 2.05.02-85*, Типовые решения по восстановлению несущей способности земляного полотна и обеспечению прочности и морозоустойчивости дорожной одежды на пучинистых участках автомобильных дорог).

Пока наличие армирующей прослойки при расчёте асфальтобетонных покрытий рекомендовано учитывать за счёт введения в базовые расчётные формулы двух специальных коэффициентов, величина которых зависит от прочности и деформативности геосетки (табл.4):

-коэффициент ка учитывает повышение сопротивления растягивающим температурным напряжениям и сопротивления растяжению при изгибе;

-коэффициент kNp учитывает уменьшение

влияния усталостных процессов на прочность, вследствие армирования асфальтобетонного покрытия.

Промежуточные значения коэффициентов армирования по прочности ГМ в табл.3 определяются методом интерполяции.

Величина коэффициента kа может быть увеличена до 20 %, а kNp – уменьшена до 15 % (за исключением использования геосетки или плоской георешётки с прочностью менее 50 кН/м) при величине повреждаемости (см. табл. 1) не более 20 %.

Проектирование нежёстких дорожных одежд на вновь сооружаемых дорогах и на новых участках реконструируемых дорог осуществляется по ОДН 218.046-01, а жёстких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием на цементобетонном основании – по Методическим рекомендациям по проектированию жёстких дорожных одежд.

Позитивные особенности армирования учитываются при выполнении расчёта конструкции на сопротивление монолитных слоёв усталостному разрушению от растяжения при изгибе. При этом прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе RN определяют по формуле:

где Rо- нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчётной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (см. таблицу П.3.1, ОДН 218.046-01); k1- коэффициент, учи-

тывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки; k2 - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (см. таблицу

3.6, ОДН 218.046-01); kа - коэффициент, учиты-

вающий увеличения прочности вследствие армирования слоя геосеткой (см. табл. 4); vr - коэффициент вариации прочности на растяжение (см. прил.4, ОДН 218.046-01); t - коэффициент нормативного отклонения (см. прил. 4, ОДН

218.046-01).

Коэффициент k1, отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению

где ∑Np - расчётное суммарное число приложений расчётной нагрузки за срок службы монолитного покрытия, определяемое по формуле (3.6) ОДН 218.046-01 или (3.7) ОДН

218.046-01 с учётом числа расчётных суток за срок службы (см. прил.6, ОДН 218.046-01); m - показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (см. таблицу П.3.1, ОДН 218.046-01); α -

коэффициент, учитывающий различие в ре-

альном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения по времени расчётной (низкой) температуры покрытия и расчётного состояния грунта рабочего слоя по влажности, определяемый по табл.П.3.1, ОДН 218.046-01; kNp - коэффициент, учитывающий уменьшение влияния усталостных процессов на прочность, вследствие армирования асфальтобетонного покрытия геосеткой (см. табл.4).

При расчёте жёстких дорожных одежд с армированным асфальтобетонным покрытием на цементобетонном основании в формулу (3.33) Методических рекомендаций по проектированию жёстких дорожных одежд введён коэффициент kа, за счёт которого учитывается эффект от применения армирующей прослойки.

При этом предлагается определять толщину верхнего асфальтобетонного слоя из условия работы на прочность при действии расчётной нагрузки, отражающей растяжение асфальтобетона в поперечном направлении в призме шириной поверху 2R, понизу (2R+2ha) и высотой ha по формуле

где Rd - сопротивление асфальтобетона на растяжение при изгибе (см. обязательное приложение 4 Методических рекомендаций по проектированию жёстких дорожных одежд); Kya - коэффициент усталости (учитывающий многократное приложение нагрузки в течение суток) (см. обязательное приложение 4 Методических рекомендаций по проектированию жёстких дорожных одежд); kа - коэффициент, учитывающий увеличения прочности вследствие армирования слоя геосеткой (см. табл.4); μa - коэффициент Пуассона для асфальтобетона (можно принять равным 0,3); Ca - сцепление между слоем асфальтобетона и цементобетона, не превышающее сцепление внутри слоя асфальтобетона (допускаемое напряжение по сдвигу: при отсутствии гарантированного сцепления Ca =0.)

Возможна реализация одной из двух целей применения армирующих прослоек из геосеток (геокомпозитов) в асфальтобетонных покрытиях:

-увеличение межремонтных сроков службы армированного покрытия и снижение затрат на его содержание за счёт замедления темпов трещинообразования и колееобразования;

-снижение затрат на строительство покрытия за счёт некоторого уменьшения его толщины (без увеличения межремонтных сроков службы).

Технико-экономические расчёты и опыт эксплуатации армированных покрытий показывают, что достижение первой цели является более предпочтительным, хотя в некоторых случаях возможно обоснование второй цели.

Для определения расчётного дополнительного срока службы дорожной одежды с армированным покрытием можно использовать формулу

где Тсл - расчётный срок службы (см. табл. II.6.2, ОДН 218.046-01); Тдоп - величина увеличе-

ния срока службы дорожной одежды вследствие применения геосетки; Трдг - число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции (см. прил. 6, ОДН 218.046-01); Nр - приведённое к расчётной нагрузке среднесуточное (на конец срока службы) число проездов всех колес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля, в пределах одной полосы проезжей части (приведённая интенсивность воздействия нагрузки); q- показатель изменения интенсивности движения автомобиля данного типа по годам; kn - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (см. табл.3, ОДН 218.04601); kNр - коэффициент, учитывающий уменьшение влияния усталостных процессов на прочность, вследствие армирования асфальтобетонного покрытия (см.табл. 4).

Заключение. Предложенная методика расчёта далека от совершенства, тем не менее, она позволяет оценить позитивное влияние армирующей геосинтетической прослойки. В настоящее время в СибАДИ продолжаются исследования по совершенствованию предложенного метода расчёта. Конкретизируются значения армирующих коэффициентов в зависимости от дорожно-климатической зоны, вида и свойств ГМ и асфальтобетона, степени технологической повреждаемости ГМ, местоположения геосетки по глубине асфальтобетонного покрытия. Выполняются масштабные исследования по циклическому нагружению асфальтобетона при положительных и отрицательных температурах.

Таким образом, очередной десятилетний этап нашей теоретической, экспериментальной и опытно-производственной работы завершился подготовкой всероссийского нормативнометодического документа. Надеемся, что рекомендации по проектированию и строительству асфальтобетонных покрытий, армированных геосинтетическими материалами, представленные в ОДМ 218.5.001-2009, будут способство-

вать более широкому внедрению передовых технологий в России

Библиографический список

1.Чабунин А.М. Стратегия обновления. Создание новой системы автомагистралей и скоростных дорог изменит конфигурацию дорожной сети в России. http://federalbook.ru/news/analitics/20.05.2010-2.html.

2.Сиротюк В.В., Левашов Г.М., Якименко О.В., Захаренко А.А. Развитие новых технологий использования геосинтетики в дорожном строительстве. - Автомобильные дороги ХХI век. -М. -2008. -№5. -С.75.

3.Сиротюк В.В. Дорожная геосинтетика: неиспользуемые возможности. Журнал современных строительных технологий «Красная линия». –С-П. - 2010. Спецвыпуск. -С.56-58.

4.ОДМ 218.5.001-2009 Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешёток для армирования асфальтобетонных слоёв усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог. Федеральное дорожное агентство «Росавтодор». -М.: «Информавтодор», 2010. -86с.

5.Сиротюк В.В., Крашенинин Е.Ю. Конструкции дорожных одежд с армированным асфальтобетонным покрытием. Автоматизированные технологии изысканий и проектирования. -М. -2008. -№4. -С.30-37

6.Рекомендации по расчёту и технологии устройства оптимальных конструкций дорожных одежд с армирующими прослойками при строительстве, реконструкции и ремонте дорог с асфальтобетонными покрытиями. - Одобрены НТО Минавтотранса России (письмо от 12.04. 93, № НТО-8-6/78). -М.: ФГУП Информавтодор, 1993. -37 с.

DESIGNING OF PAVEMENT WITH

REINFORCED ASPHALT CARPET

G.M. Levashov, V.V. Sirotuk

Results of researches on reinforcing asphalt carpet are brought, on which the standard-methodical document is based (ODM 218.5.001-2009 “Methodical recommendations about application of geogrids and flat geolattices for reinforcing asphalt concrete layers of advanced kinds of pavements at major repairs and repair of highways”).

Сиротюк Виктор Владимирович – д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой «Проектирование дорог» Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований – применение геосинтетических материалов в дорожных конструкциях, применение золошлаковых смесей в дорожном строительстве. Общее количество публикаций - 196,

E-mail: sirotuk_vv@sibadi.org.

Левашов Григорий Михайлович – аспирант кафедры «Проектирование дорог» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований – применение геосинтетических материалов в дорожных конструкциях. Общее количество публикаций - 9, E-mail: Levashov-omsk@mail.ru.

Основная часть. Определимся с контурами комплексированной системы рассматриваемого назначения. Совершению правонарушения предшествует этап подготовительных работ. Он включает конкретизацию места реализации замысла и проведение земляных работ (для заглубленных трубопроводов). Признаком опасности для собственника трубы служит время нахождения субъекта в полосе пролегания продуктопровода. Для получения такой информации предложено применить сейсмическое средство обнаружения с передачей зарегистрированных сигналов по радиоканалу в центр принятия решений [6].

Главным препятствием на пути внедрения сейсмических (так и телевизионных) охранных систем является неприемлемая дальность обнаружения пешехода. С помощью точечных датчиков шаги человека регистрируются на расстоянии 20-100 м.

Поэтому сейсмические средства регистрации подготовительных работ на магистральных трубопроводах могут найти применение для охраны критически важных объектов (насосных станций, удобных для совершения правонарушения участков и т.д.). Однако следует учитывать возможность формирования ложных сигналов заинтересованными лицами. Во избежание блокирования работы охранной системы такими сигналами необходима дополнительная информация, переносимая, например, видеоизображениями. Автоматическая расшифровка изображений подобного класса не сложная задача. Комплексирование сейсмического и телевизионного каналов обнаружения преднамеренных угроз работе трубопровода на стадии подготовки операции снимает проблему реагирования на ложные атаки и повышает надежность расшифровки истинных замыслов находящихся на трассе пролегания трубопровода субъектов. В малолюдной местности с низкой плотностью животного мира предпочтительно использовать обрывные (микропровод) средства [6].

Своеобразным дополнением этой подсистемы обнаружения является аналитическая и агентурная разведка, основанная на результатах непрерывного мониторинга информационных источников различного вида и позволяющая во многих случаях установить время и место готовящегося правонарушения [7].

Второй этап определяют факторы взаимодействия злоумышленника с трубой. При осуществлении врезки проводится ликвидация изоляции, сверление трубы, удары по ней. Каждый из отмеченных воздействий порождает упругую волну, распространяющуюся

по трубопроводу [8]. Регистрация этой волны служит сигналом о произошедшем взаимодействии нарушителя с трубой, распознавание формы сигнала позволяет выявить вид взаимодействия: сверление, удар и др. На сегодняшний день это направление считается наиболее перспективным в борьбе со злоумышленниками на магистральных продуктопроводах [9]. Однако практика применения виброакустического канала выявила ряд проблемных вопросов.

Оболочка трубы является источником шума. Шум формируется под влиянием многочисленных причин, отражающих взаимодействие перекачиваемого продукта с оболочкой трубопровода: состояние и режим работы перекачивающего оборудования, влияние внешних источников сейсмических колебаний и др.

Во избежание снижения вероятности обнаружения сигнала на нестационарном фоне приходится прибегать к изощренным техническим решениям, усложняющим систему принятия решений.

Другое ограничение виброакустического канала – расстояние надежного обнаружения упомянутых выше сигналов. Оно определяется коэффициентом затухания волны и шумом оболочки трубы и в существующих охранных системах составляет ~ 330 м [10]. Имеются данные о применении на территории России отечественных автоматических систем обнаружения утечек «Магистраль», «Капкан», «Интелкон», СНКГ Н-2 [15]. Принцип действия указанных систем – выделение сигналов, возникающих при механическом воздействии на оболочку трубы и при ее коррозионном прорыве, на фоне акустических шумов объекта контроля. Декларируемый диапазон данных по расстоянию между датчиками составляет 150500 м. Информация о вероятностях пропуска сигнала и ложной тревоги не приводится.

Есть ли возможности увеличить расстояние между датчиками при реализации рассмотренного принципа обнаружения сигналов?

Известно, что амплитуда упругой волны при распространении в среде уменьшается с расстоянием по закону

u u0 exp( j t) exp( r)/rв ,

где r – расстояние от источника сигнала до приемника, jK – комплексная посто-

янная распространения, K /c – волновое число, с – скорость распространения звука, δ

– коэффициент затухания, u0 – амплитуда

исходной волны. В сферической волне ее ослабление происходит обратно пропорционально расстоянию (1/ r, в=1). Для плоской

Из них следует, что путь к созданию экономически выгодной системы охраны трубопроводов лежит через использование низкочастотного диапазона упругих колебаний. Если по приведенным данным спрогнозировать ход кривой на частоте 1 кГц, то есть надежда довести расстояние между датчиками до 3-5 км – границе, определяющей позитивное восприятие этого вида охраны магистральных трубопроводов их собственником. Сделанный вывод подтверждает информация, размещенная в [16] с описанием системы WaveAlert компании ASI-«ALDS»по обнаружению течи в трубопроводе. Система построена на использовании низких частот (диапазон не указан), что позволило разместить датчики на расстояние 50км друг от друга. Принцип действия системы четко не прописан и нет возможности анализировать достоверность приводимых данных.

По завершению несанкционированных работ их следы тщательно маскируются. Процент не зарегистрированных на первых двух рассмотренных выше этапах нарушений на объекте контроля в литературе не отражен. Приведенные в начале статьи сведения позволяют сделать заключение, что он значителен. Поэтому приходится прибегать к услугам обходчика. Недостатки технологии «патрульного контроля»: низкая оперативность и недостаточная надежность обнаружения замаскированных целей.

Для устранения этих недостатков предложено проводить осмотр трассы с летательного аппарата. Подповерхностные включения интересующих нас размеров в разноволновом диапазоне не выявляются [9], в тепловом

диапазоне оптического диапазона волн проявляются достаточно четко [12]. В окне прозрачности атмосферы 8;14 мкм контраст

«объект-фон» определяется двумя составляющими:

где 8 – излучательный, Т – температур-

ный контраст «объект-фон» на подстилающей поверхности, 8ф – средняя степень черноты

фона, Тф – средняя температура фона.

Для хорошо замаскированных траншей отведения продукта радиационный контраст

перекачиваемого продукта на поверхность (в результате утечки) приводит к формированию

оптического / ô и температурного

Т /Тф контрастов.

Другой ключевой вопрос воздушной разведки состояния трубопровода состоит в автоматизации процесса обнаружения заданных целей. Можно показать, что при обзоре полосы в 60 м, разрешаемом на подстилающей поверхности пикселе в 0,1 м, отношении сигнал/помеха равном 5 и ряде других типичных параметрах, используемых при построении движущегося изображения, скорости полета будут располагаться в диапазоне 30-100 км/ч. В противном случае в силу особенностей зри-