2535

Предложения по формированию парков машин. Происходящие изме-

нения требуют новых методов организации работ, в частности методов формирования парков дорожной техники для содержания дорог. Игнорирование современных реалий приводит к неэффективной работе предприятия, снижению качества содержания дорог и ухудшению их эксплуатационного состояния. Формирование структуры парка машин дорожно-эксплуатационной организации, нацеленной на инновационное развитие, является важной научнотехнической и экономической задачей. На выбор машин основное влияние оказывают факторы, которые условно можно разделить на три группы:

­Требования к технике: соответствие принятой технологии, наличие сменного оборудования, безопасность эксплуатации, надежность, экологичность, высокая производительность, ремонтопригодность, экономичность в потреблении энергии, приемлемая рыночная цена, благоприятные условия приобретения для пользователя;

­Обеспечение нормативных требований к уровню содержания до-

рожной сети: климатические факторы территории, рельеф местности, структура дорожной сети по классам и категориям дорог, количество вид и состояние конструктивных элементов дорог, объемы и сроки выполнения работ, наличие дефектов на объектах, затраты на содержание и др.;

­Условия движения на дороге: непрерывность и безопасность движения, себестоимость перевозок в летний и зимний период, энергетические затраты на перевозки, уровень сервисного обслуживания машин и участников движения, обустройство дорог, доля дорог с дефектами и т.д.

Сцелью информационного обеспечения инновационной деятельности в дорожной отрасли разработан и ежегодно пополняется банк данных прогрессивных технологий и материалов, выпускаются отраслевые каталоги современной дорожной техники.

В работе [1] критерием оптимизации парка машин дорожноэксплуатационного предприятия (ДЭП) является коэффициент внутригодового использования машин при выполнении нормативных требований по содержанию дорог организации. Однако этот показатель ориентирован в основном на результаты работы ДЭП и не учитывает в полной мере интересы пользователей дорожной сети.

Для отбора вариантов организационно-технических и технологических решений с учетом комплекса формальных (количественных) и неформальных (качественных) критериев, перечисленных выше, рекомендуется использовать интегральный показатель эффективности. Так называемая функция полезности позволяет получить однокритериальную задачу путем свертки нескольких критериев в обобщенный – суперкритерий. Факторы имеют разную размерность и являются векторными величинами. Для отображения вектора в скаляр используется функция свертки исходных критериев:f:Y×…×Y→ Y. При этом векторная оценка уi =(уi1,….уij,…..,уim) i-го варианта реализации инновационно-

145

го решения заменяется скалярной оценкойy*i=f(уi). Целевая функция задачи выбора имеет вид [2]:

где y*м – мультипликативная функция свертки критериев; уj – значение j-го критерия;

р – количество критериев, подлежащих максимизации; q –количество критериев, подлежащих минимизации;

sj – нормирующий коэффициент, равный максимальному значению для j-го критерия и переводящий его в безразмерную величину;

wj – весовой коэффициент j-го критерия.

Мультипликативные функции рассчитываются по каждому варианту комплектования парка машин отдельно с учетом критериев приобретения техники, производства работ по содержанию дорог и по комплексу показателей достигаемого качества дорожной сетии затрат в транспортной сфере.

Итоговый критерий предлагается рассматривать как аддитивную комбинированную функцию, объединяющую три критерия по каждому варианту. Выбор варианта комплектования парка осуществляют по максимальному значению стандартизированного аддитивного критерия, так как каждая из мультипликативных функций имеет направление к максимуму.

Fò -мультипликативная функция, характеризующая качество транспортных услуг.

Укрупненный алгоритм имитационного моделирования при реализации вариантов инновационных проектов содержания дорожной сети представлен на рис. 2. Разработанная на кафедре ЭУДХ СибАДИ информационная технология на основе программного продукта АУРС-СибАДИ [3] обеспечивает возможность имитационного моделирования полного цикла проекта содержания сети с использованием предложенного алгоритма. В процессе моделирования выполняется оценка потребности ресурсов в соответствии с вариантом парка машин, энергетическая и стоимостная оценка принимаемых решений при производстве работ по разным технологиям.

Вывод. Интегральный показатель эффективности с учетом комплекса количественных и качественных критериев, устанавливаемых, в том числе, и на основе экспертной оценки, позволит выбирать варианты комплектования инновационного парка машин по лучшему соотношению «качество– затраты». В ходе дальнейших исследований предполагается отработать

146

механизмы оценки критериев, включаемых в мультипликативные функции содержания дорог и качества транспортных услуг.

Прогноз состояния объектов дорожной сети. Оценка затрат

пользователей дорог по i-му варианту

Комплексный прогноз реализации варианта инновационного

проекта.

Рис.2. Укрупненный алгоритм имитационного моделирования при формировании парков машин для содержания дорог

Библиографический список

1.Перфильев М.С. Совершенствование методов формирования и модернизации производственных структур дорожно-эксплуатационных организаций. Автореф. дис…. канд. техн. наук.–Омск, 2004. – 24 с.

2.Микони С.В. Теория и практика рационального выбора: монография.– М.: Маршрут, 2004. – 463 с.

3Свидетельство об официальной регистрации программного комплекса «Управление ресурсами при содержании сети дорог АУРС-СибАДИ»/(авторы Боброва Т.В., Дубенкова Ю.В., Кузнецова Н.Ю. RU) / ФГУ ФИПС, № 2007610918 от 27.02.2007.

147

УДК 624.159.5

ВНЕДРЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ФУНДАМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ ЮГА КАЗАХСТАНА

И.С. Бровко, д-р техн. наук, профессор; Т.А. Бижанов, М.О. Тулешов, магистранты

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова

На юге, как и во всем Казахстане, проблема устройства надежных фундаментов стоит очень остро. Это обусловлено сложными геологическими условиями, а именно – распростронением лессовых просадочных грунтов, которые на значительных территориях подтоплены подземными водами. В таких условиях, как свидетельствует практика местного фундаментостроения, наиболее приемлемыми показали себя фундаменты, устраиваемые без выемки грунта, а также буровые сваи большой длины, прорезающие всю просадочную толщу и опирающиеся на коренные породы. В подтверждение этого, рассмотрим следующие примеры из строительной практики разных лет.

При строительстве «Красильно-отделочного производства хлопчатобумажного комбината» на опытной площадке были выполнены, согласно ГОСТ 5686-94 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» натурные испытания 6-ти буронабивных сваи. Сваи имели длину 9 м, диаметр створа 0,6 м. четыре сваи из 6 имели уширение диаметром 1,3 и 1,5 м. Площадка сложена толщей лессовидных суглинков 20-22 м, сверху просадочных (І типа), а с глубины 10-14 м, где находится уровень подземных вод, - водонасыщенными грунтами. Лессовые грунты подстилается галечником с песчаным заполнителем. Испытания свай проводились в сухих и замоченных грунтах, замачивание массива грунта, окружающего сваю проводилось через дренажные скважины диаметром 200 мм и глубиной 6 м, объединенных сверху траншей глубиной 0,5 м. и заполненной до половины щебнем.

Построенные графики S = f(P) натурных испытаний буронабивных свай приведены на рис. 1. Превалирующие количество испытаний выполнены в замоченных грунтах, что обусловлено условиями эксплуатации данного объекта исходя из геологической обстановки и учитывая, что в красильном и отделочном цехах предусмотрены влажный технологический процесс. В целом натурные испытания на этом объекте показали, что буронабивные сваи, изготовленные и испытанные в лессовидных суглинках, по достижении предельной нагрузки имеют провальный характер деформаций, особенно в замоченных грунтах. Кроме того, оказа-

148

лось, что их несущая способность в замоченных грунтах оказалась ниже проектной. Это объясняется ошибкой на стадии изысканий. При отборе монолитов грунтоносом с глубины ниже уровня подземных вод, грунт систематические переуплотнялся. Что привело к завышенным характеристикам грунта по плотности и, как следствие, - завышенным расчетным данным несущие способности буронабивных свай. Так по данным проектной организации, для свай с диаметром уширения d = 1,5м несущая способность должна составлять в замоченных грунтах 800 кН, а для свай с уширением d=1,3м. – 700 кН. А по факту – на 15-20% ниже. Вместе с тем, накопленный ранее опыт позволил рекомендовать для этого случая фундаменты в вытрамбованных котлованах.

Проведенные натурные испытания фундаментов в вытрамбованных котлованах, графики «осадка-нагрузка» которых (Ф-1, Ф-2, Ф-5) совмещены с графиками S = f(P) буронабивных свай, подтверждают это (рис. 1). Фундаменты в вытрамбованных котлованах даже в замоченных грунтах не имеют провальных деформаций - «срывов».

Рис. 1. Графики S = f(P) натурных испытаний буронабивных свай С1-С5 и фундаментов в вытрамбованных котлованах Ф1-Ф5

Основываясь на этих данных, при возведении следующих производственных корпусов Хлопчатобумажного комбината, использовались фундаменты в вытрамбованных котлованах. Последующая многолетняя эксплуатация этих фундаментных конструкций подтвердила их правильность.

С возникновением перспективы возведения высотных зданий и строительства большепролетных торговых комплексов возникает необ-

149

ходимость внедрения в практику устройство фундаментов повышенной несущей способности. Такими, на наш взгляд, являются свайные фундаменты, скважины которых получены раскатыванием. Образования цилиндрической полости в грунте происходит путем его вытеснения раскатывающим механизмом в стенки скважины. Благодаря этому вокруг скважины образуется уплотненная зона грунта. Использование раскатчика обеспечивает устройство скважин с гладкими и прочными стенками значительного диаметра (до 1 м). И это с достаточно высокой скоростью, при отсутствии вибрации и шума, что делает технологию DDS особенно привлекательной при работе в условиях плотной городской застройки. Ее применение снижает стоимость работ за счет экономии на затратах по вывозу грунта. К достоинствам также следует отнести высокую производительность – до 30 свай глубиной до 25 м в смену. Технология DDS взята за основу при проектировании развлекательного комплекса в зоне отдыха «Тулпар», где основания сложены большой толщей лессового грунта II типа по просадочности с включениями, в виде прослоев, непросадочного суглинка.

Многофункциональный торговый комплекс в микрорайоне «Нурсат» возводится в настоящее время и заказчиком регламентированы очень сжатые сроки строительства – не полных четыре месяца. Поэтому, ранее используемая здесь технология замачивания грунта, по которой построен весь микрорайон «Нурсат», из-за своей продолжительности неприемлема. Учитывая, что основаниями являются лессовые просадочные грунты II типа и площадка строительства отнесена к 9-бальной по сейсмике, в проекте приняты буровые сваи, прорезающие всю просадочную толщу (23-25м.), диаметром 1м. с заглублением нижних концов на 2м. в подстилающий слой коренного галечника. Кроме того, в верхней части основания предусмотрен водозащитный экран, который изготавливается в два этапа. Первый этап – устройство экрана толщиной 1м. осуществляется до свайных работ. Потом через него бурятся скважины, устраиваются сваи и ростверки, а затем на втором этапе устраивается остальная часть водозащитного экрана (также толщиной 1м), которая охватывает и ростверки. Устройство водозащитного экрана из местного суглинка, доведенного до оптимальной влажности, предназначено для устранения возможности развития сил «отрицательного» трения на боковой поверхности буровых свай.

Таким образом, имея широкий арсенал современных методов возведения фундаментов, строители южного Казахстана добиваются высокой эксплуатационной надежности возводимых зданий и сооружений.

150

УДК 625.7

ОСОБЕННОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В СРЕДНЕМ ПРИОБЬЕ

Н. И. Воробьёв, руководитель исследовательской строительной лаборатории Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (Нижневартовский филиал)

Район Среднего Приобья относится ко второй дорожно-климатической зоне и характеризуется суровым, резко-континентальным климатом, сильной заболоченностью, распространением пылеватых глинистых и мелкозернистых песчаных грунтов. При этом для значительной части территории характерен высокий уровень грунтовых вод в течение всего года, что обусловило повышенную влажность грунтов в естественном залегании.

В практике строительства автомобильныхдорог на болотах особенно широкое распространение получила зимняя технология возведения земляного полотна.В морозный период выполняется до 80%земляных работ.

При этом полное выторфовывания, как правило, производится только

вследующих случаях [1]:

1.При глубине болот менее 2 м и протяженности болот по трассе ме-

нее 20%.

2.При пересечении единичных болот протяженностью менее 400 м.

3.Вместахсопряжения земляногополотнасискусственнымисооружениями, пересечения дорогойкоридоровкоммуникацийисуществующихдорог.

Опыт строительства автомобильных дорог на болотах, накопленный дорожниками, позволил внедрить в практику строительства безвыторфовочные методы возведения земляного полотна.

Это стало возможным в результате большого объема опытноэкспериментальных работ, выполненных в 70-х годах 20 века строителями совместно с «ГипроТюменнефтегазом», Омским филиалом СоюзДОРНИИ, Тюменским Инженерно-строительным институтом , которыми был разработан ряд нормативно-технических документов[1-5].

Расширение объемов использования торфов в основании и теле насыпи обусловлено особенностями строения болот и физико-механических свойств торфов в Среднем Приобье. Так, независимо от свойств торфов в верхней части, придонная часть болот обладает хорошими строительными

свойствами. С увеличением глубины болота сопротивление торфа сдвигу возрастает с 0 до 0,25 кг/см2.

Торфы, из которых сложены болота Среднего Приобья, обладают малой степенью разложения. При уплотнении прочностные характеристики

151

торфов, как правило, возрастают, что позволяет вести отсыпку земляного полотна высокими темпами.

Для устройства нижней части насыпи используются слабо- и среднеразложившиеся торфы устойчивой консистенции, которые в естественных условиях залегания отвечают седующим требованиям: степень разложения

– не более 40%,сопротивление сдвигу по крыльчатке не менее 0,15 кг/см2. Дорожниками накоплен значительный опыт возведения земляного полотна с использованием торфа в основании насыпи, так называемой «пла-

вающей насыпи» как в теплое время года, так и зимой.

При положительных температурах воздуха насыпь отсыпается методом « с головы» на подготовленное заранее торфяное основание. При этом темп отсыпки на болотах 1 типа с сопротивлением торфа сдвигуболее 0,1 кг/см2 не ограничивается. На болотах 2 типа, сложенных торфами с сопротивлением сдвигу порядка 0,05кг/см2 темп отсыпки при возведении земляного полотна не должен опережать темп 60-ти процентнойконсолидации.

Взимнее время для увеличения фронта работ плавающая насыпь устраивается на промороженное основание, что дает возможность подготовить сразу несколько точек отсыпки земляного полотна.

При возведении плавающих насыпей в зимнее время наиболее ответственным элементом технологии является подготовка торфяного основания, включающая в себя[1,4]:

-проминку поверхности; -очистку основания от снега, древесной и кустарниковой растительно-

сти на ширину насыпи понизу; -систематическую очистку полосы от выпадающего снега в течение

периода промораживания торфяного основания.

При выполнении всего комплекса работ по подготовке торфяного ос-

нования поверхность болота промерзает на толщину не менее 50 см. в течение одногополутора месяцев. Этого достаточно для обеспечения проезда транспорта с грунтом.

По промороженному торфяному основанию производится отсыпка нижнего слоя насыпи толщиной 50 см. Наличие мерзлой торфяной поверхности позволяет добиться более тщательного уплотнения слоя грунта, прилегающего

кповерхности болота. Общая толщина отсыпки зимой зависит от возможной осадки и должна обеспечивать возвышение насыпи над поверхностью болота на 0,5 м после осадки и составляет 0,8– 1,2 м.

Втёплое время года на слой из гидронамывного песка в отдельных случаях приходится временно, для обеспечения проезда, укладывать плиты без омоноличивания покрытия.

Земляное полотно досыпается летом до проектных отметок после оттаивания и консолидации промороженного торфяного основания. Такой двухстадийный метод сооружения насыпи обеспечивает равномерность

152

осадки и качественное послойное уплотнение грунта. Для ускорения хода осадки торфяного основания в весенний период необходимо в мерзлом слое торфа делать пропилы установками «бара» с двух сторон насыпи [5].

Плавающие насыпи применялись широко в практике строительства и хорошо себя зарекомендовали. Применение такой конструкции земляного полотна по сравнению с полным выторфовыванием позволило в среднем до 23% снизить стоимость строительно-монтажных работ и на 3040%уменьшить объем грунта на 1 км дороги.

Значительным шагом вперед при строительстве дорог в условиях высокой заболоченности и большойдальности транспортирования грунта стало использование торфа в нижней части насыпи, когда на поверхности болота перед отсыпкой грунтов устраивается слой из торфа общей толщиной до 1 м.

Технология сооружения земляного полотна с использованием торфа в нижней части насыпи в отличие от плавающей насыпи включает следующие особенности[1]:

-после промерзания на 0,3-0,4 м очищенных полос для движения экскаватора бульдозерами удаляют снег с основания насыпи и с полосы одного бокового резерва на длину фронта работ. Полосу другого резерва оставляют под снегом;

-торф в резерве разрабатывают экскаватором – драглайном за один проход, перемещая в вал количество торфа , необходимого для устройства одного слоя на всю ширину нижней части насыпи. Торф в вале выдерживают в течение 2-3 суток для снижения влажности торфа.

Затем приступают к разравниванию вала, перемещая торф бульдозером в насыпь под углом к оси дороги , разравнивают и уплотняют гусеничным трактором Т-100МБ за 5-6 проходов по одному следу с тем, чтобы объемный вес скелета торфа был не менее 0,16 кг/см2.

Второй слой торфяной насыпи устраивают сразу после уплотнения первого в такой же последовательности.

После устройства торфяной части насыпи и промерзания её на 10-15 см производят послойную отсыпку и уплотнение минеральной части насыпи. В зимнее время насыпь необходимо отсыпать на высоту не менее 0,6-0,7 м в целях обеспечения нормальных условий работы по досыпке насыпи до проектных отметок в летний период.

Врезультатеиспользованияторфоввоснованииинижнейчастинасыпитем- пывозведенияземляногополотнавозрослив1,5-1,7разаипочтивдвоеумень- шилсяобъёмперевозимогогрунтапосравнениюсполнымвыторфовыванием.

Врайоне строительства дорог среднегодовая температура воздуха равна минус 3,7.

Идея созданияискусственногоотрицательногобалансавслоеторфа привела

креализацииконструкцииземляногополотнана промороженном основании, имеющегонеоттаивающееядровтечение всегопериодаэксплуатациидороги.[4]

153

Успех строительства дорог на промороженных основаниях и эффективность их дальнейшей эксплуатации зависит от своевременного и полного использования естественного холода при промораживании на возможно большую толщину основания и намораживания слоя торфа, а также надежной консервации мерзлоты в теплый период года.

Отличие сооружения земляного полотна на промороженном основании от насыпи с использованием торфа в нижней части в том, что для устройства и намораживания торфяной плиты необходимы технологические перерывы для полного промерзания отсыпанного слоя торфа, которые в зависимости от температуры воздуха колеблятся в пределах до 2-3 недель, а также в том, что верхний слой отсыпаемого торфа имеет серповидный профиль для исключения возможности возникновения переувлажненного ядра в теплое время года. Особенностью устройства промороженных оснований является также устройство боковых теплоизоляционных призм из торфа. Намораживание плиты обычно производится двумя слоями толщиной 0,3-0,4 м и каждый на ширину 24 м. Теплоизоляционные призмы выкладываются на полосах шириной 4 м с обеих сторон будущей насыпи, при этом остается свободная полоса для отсыпки земляного полотна.

На таких дорогах, по сравнению с методом полного выторфовывания, объем земляных работ уменьшается в 3-4 раза, а стоимость сооружения одного километра земляного полотна сокращается вдвое.

Необходимо отметить, что в ходе строительства слои торфа на всю толщину практически не промораживались, так как технологические перерывы, необходимые для этого, использовались для повышения темпов возведения земляного полотна. Таким образом, промороженное основание в чистом виде не устраивалось. Это способствовало более плавному ходу осадки и консолидации, т.к. незамерзшие слои консолидируются еще зимой, в процессе строительства замерзшие, постепенно оттаивая летом, дают значительно меньшую осадку.

Конструкция земляного полотна с применением торфа в основании и теле насыпи в определенных условиях становится более надежной, чем земляное полотно, устроенное в зимнее время методом полного выторфовывания.

В том случае, когда выторфовывание производится в зимнее время, стенки подготовленного котлована промерзают и препятствуют «расползанию» минерального грунта в стороны. В летнее время, при оттаивании под действием вышележащих слоёв и подвижной нагрузки, переувлажненный грунт, находящийся ниже поверхности болота, занимает статически устойчивое в талом состоянии положение, при этом на снижающие эксплуатационные характеристики таких дорог и требующие большого объема по досыпке и выравниванию земляного полотна. На дорогах с использованием торфа в основании и теле насыпи осадка её за счет консолидации

154