Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния грунтовой насыпи дорожного полотна и инженерных сооружений автомобильных дорог 9
1.1. Современное состояние автомобильных дорог 9
1.2. Особенности работы грунтовой насыпи дорожного полотна с применением армированного грунта 11
1.3. Обзор научно-технической документации по проблемам строительства элементов автомобильных дорог с применением армированного грунта 18
1.4. Выбор расчетного метода и постановка задачи 24
Выводы по главе 1 36
Глава 2. Исследование влияния различных факторов на напряженно-деформированное состояние и надежность грунтовой насыпи дорожного полотна 37
2.1. Факторы, определяющие напряженно-деформированное состояние (НДС) автомобильных дорог на примере натурного обследования мостоперехода в г. Новочеркасске Ростовской области 37
2.2. Усовершенствование и разработка новых технических решений, классификация конструкций из армированного грунта автомобильных дорог 43
2.3. Разработка алгоритма по определению основных параметров армированного грунта 46
Выводы по главе 2 53
Глава 3. Компьютерное моделирование процесса разрушения армированной грунтовой насыпи мостоперехода 54
3.1. Описание модели мостоперехода 54
3.2. Результаты компьютерного моделирования 61
Выводы по главе 3 64
Глава 4. Экспериментальные исследования несущей способности армированной грунтовой насыпи мостоперехода 66
4.1. Критерии подобия для моделирования армированного грунта при 66 статистических воздействиях
4.2. Описание лабораторной установки и оборудования 68
4.3. Проведение экспериментального исследования 73
4.4. Влияние параметров армирования и грунта засыпки на прочностные свойства модели 106
4.5. Разработка инженерной методики расчета армированной грунтовой насыпи дорожного полотна мостоперехода 112
Выводы по главе 4 124
Глава 5. Разработка организации и технологии работ по устройству армированной грунтовой насыпи дорожного полотна для автомобильных дорог 125
5.1. Усовершенствование организации производства работ армированной грунтовой насыпи дорожного полотна с применением новых композитных материалов 125
5.2. Разработка технологической карты по устройству грунтоармированного основания автомобильных дорог 129
Выводы по главе 5 133
Заключение 134
Литература 136
Приложения 150
- Особенности работы грунтовой насыпи дорожного полотна с применением армированного грунта
- Усовершенствование и разработка новых технических решений, классификация конструкций из армированного грунта автомобильных дорог
- Влияние параметров армирования и грунта засыпки на прочностные свойства модели
- Разработка технологической карты по устройству грунтоармированного основания автомобильных дорог
Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы. Рост количества, интенсивности и скорости движения автомобилей предъявляет к дорожному строительству повышенные требования. Удельный вес федеральных автомобильных дорог в РФ, работающих с превышением нормативной нагрузки, составляет 17%, а 40% - не отвечают требованиям безопасности дорожного движения по техническому состоянию, в т.ч. по устойчивости откосных частей земляного полотна, обеспечивающих их надежность и безопасность. В числе задач технического прогресса по транспортной стратегии России важная роль принадлежит совершенствованию методов проектирования, строительства и реконструкции земляного полотна. Одним из способов его усиления, обеспечения прочности и устойчивости является применение армирования грунтовой насыпи.
В трудах отечественных ученых (Т.П. Кашариной, Г.М. Скибина, К.Ш. Шадунца, Е.В. Щербиной, Г.М. Каганова, О.Ю. Ещенко и др.) проблеме армирования конструкций уделено значительное внимание. Впервые армирование грунта разработано и применено Г. Видалем в 60-х годах XX в. Опыт применения армированного грунта в зарубежной и отечественной практике показывает его эффективность по сравнению с традиционными сооружениями. Анализ динамики армированных конструкций с применением композитных материалов свидетельствует о дальнейшем применении их в дорожном строительстве.
В связи с этим становится актуальной задача по совершенствованию таких конструкций, созданию на их основе методов расчета, технологий строительства и диагностики. Решение проблемы включено в направление развития технологии транспортных систем РФ до 2015 года и Федеральную целевую программу «Модернизация транспортной системы России (2002-2010гг.)».
Целью диссертационной работы является разработка технических решений и инженерного метода расчета армирования грунтовой насыпи дорожного полотна автомобильной дороги с применением композитных материалов.
Задачи исследования:
- провести анализ современного состояния армированной грунтовой
насыпи дорожного полотна автомобильных дорог;
исследовать влияние различных факторов на напряженно-деформированное состояние и надежность грунтовой насыпи дорожного полотна автомобильной дороги;
провести математическое моделирование процесса разрушения армированной насыпи мостоперехода, сооруженной из разных типов грунтов;
провести экспериментальные исследования несущей способности армированной насыпи мостоперехода с равномерной и неравномерной нагрузкой;
разработать рекомендации по устройству системы армированной грунтовой насыпи дорожного полотна автомобильных дорог с применением композитных материалов.
Объектом исследования является мостопереход в г. Новочеркасске Ростовской области.
Предмет исследования — усовершенствованные конструкции, методы расчета армированной грунтовой насыпи дорожного полотна автомобильных дорог с применением композитных материалов.
Методологическая база исследования основывается на методах теории упругости с применением программного комплекса PLAXIS BV P.O. BOX. 572. 2600 AN DELFT THE NETHERLANDS version 7.1. Экспериментальные исследования выполнены в соответствии с принятой методикой проведения физического эксперимента, а обработка результатов осуществлялась методами математической статистики с применением ПЭВМ.
Достоверность исследования. Результаты, основные выводы и рекомендации, приведенные в диссертационной работе, базируются на основных положениях механики грунтов и подтверждены необходимым объемом исследований, обеспечивающим возможность статистического анализа результатов. Методика натурных исследований соответствует действующим строительным нормам, анализ полученных результатов соответствует современным требованиям. Приборы и установки, используемые при проведении исследований, метрологически аттестованы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработаны технические решения, обеспечивающие надежность и
безопасность армированной грунтовой насыпи дорожного полотна
автомобильных дорог, в том числе новое техническое, инженерное решение
грунтоармированного элемента с учетом положительного решения на патент
№2007129451/(032065) от 31.07.2007 г.;
- созданы модели для изучения процессов влияния параметров
армирования на устойчивость грунтовой насыпи дорожного полотна
автомобильной дороги;
определены оптимальные параметры армирования грунтовой насыпи мостоперехода с лицевой стенкой, выполненной единым полотнищем и высотой армирования в диапазоне от 2 до 6 м с равномерной и неравномерной нагрузкой, для различных типов грунтов;
разработан инженерный метод расчета с учетом усовершенствованной конструкции армированной грунтовой насыпи дорожного полотна мостоперехода.
Теоретическая значимость исследования заключается в разработке классификации грунтоармированных конструкций, получении эмпирических зависимостей изменения прочностных и деформационных характеристик армированной грунтовой насыпи мостоперехода; выявлении метода оценки надежности всей технической системы в целом.
Практическая значимость исследования состоит в том, что разработанные инженерный метод, новые технические решения грунтоармированных элементов и рекомендации используются в практике проектирования и строительства объектов дорожного хозяйства.
На защиту выносятся:
основные результаты экспериментальных исследований влияния параметров армирования на устойчивость армированной грунтовой насыпи с лицевой стенкой, выполненной единым полотнищем и высотой армирования до 6м с равномерной и неравномерной нагрузкой;
результаты математического моделирования влияния параметров армирования на устойчивость усовершенствованной конструкции армированной грунтовой насыпи, возведенной из разных типов грунтов;
- инженерный метод расчета армированной грунтовой насыпи
дорожного полотна автомобильной дороги;
- основные выводы и рекомендации, полученные в результате анализа
выполненных исследований.
Апробация работы. Исследование выполнено на кафедре «САПР
объектов строительства и фундаментостроения» по тематическому плану
Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала
высшей школы» в рамках научного направления Южно-Российского
государственного технического университета (Новочеркасского
политехнического института) «Компьютерная оптимизация,
ресурсосберегающие расчеты и управление состоянием строительных конструкций и оснований зданий и сооружений» (руководитель направления проф., д.т.н. Ю.Н. Мурзенко).
Основные положения работы обсуждались на Международных научно-практических конференциях «Обследование и эффективная эксплуатация объектов строительства и предприятий коммунального хозяйства» (Новочеркасск, 2004), «Проблемы геологии, полезных ископаемых и рационального недропользования» (Новочеркасск, 2005); Международной
8 конференции «Городские агломерации на оползневых территориях» (Волгоград, 2008) и Всероссийской научно-производственной конференции «Информационные технологии в образовании и консультационной деятельности в сельскохозяйственном производстве» (Ростов-на-Дону, 2008).
Материалы диссертации докладывались также на заседаниях кафедры «САПР объектов строительства и фундаментостроения» (Новочеркасск, 2007, 2008).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 1 монографии и 10 научных статьях, 3 из которых опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК, 1 патент. Общий объем публикаций 10,78 печатных листов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы изложен на 152 страницах машинописного текста, включая 139 рисунков, 30 таблиц, список литературы из 156 наименований.
Особенности работы грунтовой насыпи дорожного полотна с применением армированного грунта
Особенность армогрунта состоит в том, что он воспринимает растягивающие напряжения, и в основе его работы лежит наличие трения между грунтом и арматурой [66].
Армированный грунт — это конструктивное и технологическое объединение грунтовых слоев и арматуры в виде металлических или синтетических полос, расположенных горизонтально, способных выдержать значительные, по сравнению с грунтом, растягивающие усилия. Арматуру подбирают с таким расчетом, чтобы значение коэффициента трения с грунтом было достаточно высокое, и чтобы она обладала устойчивостью против коррозии. Вид арматуры может быть разным (полоски, проволоки, сетки), а применяемый материал весьма широкой номенклатуры — от металла до пластмассы. Вид и материал выбираются в зависимости от конструктивных особенностей сооружения. В качестве лицевой подпорной стенки из армогрунта устраивают тонкую облицовочную оболочку из стали, композитного материала или бетона для обеспечения устойчивости грунта, находящегося между арматурой, и придания откосу требуемой формы и эстетического вида [11]. Конструкция армогрунта и её элементы представлены на рис. 1 [11].
Металлическая оболочка здесь служит для удержания грунта между двумя арматурными лентами. Они изготавливаются из сборных металлических или бетонных элементов, легко укладываемых и позволяющих производить их монтаж. Металлическую облицовку изготавливают из гальванированной или обычной стали, имеющей те же характеристики, что и арматура, и состоящей из профилированных элементов высотой 33,3 см. Элементы облицовки имеют полуэллиптическое сечение и отогнутый под острым углом край, образующий непрерывный стыковой шов. В элементах просверливают отверстия для болтового крепления между оболочкой и арматурой. Этот тип облицовки за счет формы открытого профиля и малой толщины должен обеспечивать необходимую гибкость, позволяющую приспосабливаться конструкциям из армогрунта к случайным деформациям. Стандартные элементы представляют собой прямые листы длиной 10 м и массой 115 кг. Более короткие элементы служат для соединения по краям, а для углов предусматривают также специальные элементы [11].
Облицовка бетонными шпунтовыми элементами представляет собой бетонные плиты крестообразной формы массой, в среднем, около 1 т, разделенные плотными швами. Элементы армогрунта соединяются друг с другом при помощи вертикальных штырей, упрощающих монтаж и обеспечивающих сплошность наружной поверхности стенки даже в случае неравномерных значительных осадок. Полученная облицовка имеет форму мозаики, состоящей из элементов размером 1,5x1,5 м. Хотя каждый элемент жесткий, конструкция придает наружной поверхности такую же вертикальную гибкость, как и в случае использования металлических элементов. Возможность поворота вокруг штырей позволяет устраивать из стандартных плит лекальные поверхности стен с минимальным радиусом 20 м. [86].
Требования к грунтам засыпки были разработаны, в основном, французскими специалистами [121] и сводятся к следующим конкретным рекомендациям: 1. Отсутствие в грунтах органических или других вредных примесей. 2. Требования к гранулометрическому составу дифференцированы: для плоской арматуры допускаются грунты, в которых содержится не более 15% по массе частиц с размером 0,075 мм, не более 25% по массе частиц крупнее 150 мм и не должно быть включений крупнее 350 мм; для рифленой арматуры - не более 15% по массе частиц мельче 0,015 мм, не более 25% по массе частиц крупнее 150 мм, отсутствие включений крупнее 350 мм. 3. Для сооружений со сроком службы до 100 лет: электрическое сопротивление в водонасыщенном состоянии 50 тыс. Ом; ограничивается содержание хлоридов и сульфатов. 4. Плотность грунта в конструкции из армогрунта должна быть не менее 95% от максимальной при стандартном уплотнении, естественная влажность - близкой к ее оптимальному значению, а коэффициент трения между грунтом и арматурой не меньше 0,35.
В отличие от требований французских инженеров, в Англии рекомендуются [111] два типа грунта засыпки для армогрунта, обладающие соответствующими качествами - трением или трением и сцеплением. К первому типу относятся грунты, содержащие не более 10% частиц, проходящих через сито с размером отверстий 0,0063 мм, ко второму -содержащие более 10% частиц, проходящих через то же сито. Вместе с тем грунты второго типа не должны содержать более 10% частиц размером 0,002 мм, предел текучести их не должен быть более 45%, а предел пластичности - не более 20%, т. е. не рекомендуется использовать грунты с числом пластичности более 25%. В США, напротив, показатель пластичности грунтов не превышает 6% для глинистых грунтов [111].
Использование глинистых грунтов в конструкциях из армогрунта является весьма актуальной проблемой, над которой работают специалисты во всех странах мира. Экспериментальные данные по армированию глинистых грунтов свидетельствуют о том, что эффект армирования в них приводит к некоторому увеличению прочности на растяжение и сдвиг, но снижению прочности на сжатие. Подобные результаты получены также при трехосных испытаниях. Индийские исследователи [НО] изучали прочностные свойства глинистых грунтов (WT = 51,9%; Wp = 18,9 %; Jp = 33%), армированных асбестом и стекловолокном с добавлением цемента, и пришли к аналогичным выводам. В Японии [117, 118] была построена подпорная стенка из армогрунта, где в качестве материала засыпки использовались очень чувствительные к увлажнению суглинки. Наблюдения показали, что имеет место развитие вертикальных и горизонтальных деформаций облицовки этого сооружения. Особое внимание использованию глинистых грунтов в армогрунтовых конструкциях уделяется специалистами Англии [111], поскольку отказ от применения только несвязанных грунтов позволяет значительно снизить стоимость рассматриваемых конструкций. С целью исследования работы армирующих элементов в глинистых грунтах и поведения конструкции во времени была построена модель подпорной стенки из армогрунта высотой 6 м. В качестве материала засыпки использовались глинистые грунты, свойства которых приведены в табл. 2 [11].
В результате наблюдений были сделаны следующие выводы: с точки зрения долговечности конструкции из армогрунта с засыпкой глинистых фунтов важное значение приобретают степень и ход консолидации связного грунта, но остается неясным еще механизм взаимодействия арматуры и связного грунта [111].
При исследовании коэффициента трения между глинистым грунтом и арматурой различных типов (см. табл. 3) [И] наибольшее значение коэффициента трения получено для армоэлементов из бетона, что имеет принципиальное значение, в частности, для условий отечественной практики. Применение, например, в качестве арматуры сборных железобетонных или бетонных элементов могло бы позволить достаточно быстро начать внедрение армогрунта в нашей стране взамен монолитных, сборных и даже ряжевых подпорных стен, используя в качестве засыпки местные глинистые грунты [11].
Усовершенствование и разработка новых технических решений, классификация конструкций из армированного грунта автомобильных дорог
Для обеспечения надежности и безопасности системы «грунтовая-насыпь - инженерные сооружения», которая, как было указано выше, находится- в неудовлетворительном состоянии, можно использовать методы» инъецирования грунтового массива разными материалами (цементными, силикатными и т.п. растворами), а также применить армирование, которое можно осуществлять композитными материалами (геотекстиль, резинокордовые, металлокордовые и др.) (рис. 13) [26].
Классификация грунтоармированного основания автомобильных дорог В процессе эксплуатации надежность объекта может оцениваться в конкретный момент времени, так как на него оказьшают влияние различные факторы, в целом влияющие на систему с момента проектирования до завершения эксплуатации. К основным факторам относятся: критерии оценки предельных состояний объекта; нагрузки и воздействия в процессе проектирования, строительства и эксплуатации; расчетное состояние системы; способы определения расчетных величин усилий сопротивления всех элементов конструкции и прочности узлов сопряжения; оценка сопротивления сдвигам; долговременная прочность материалов конструкций; влияние технологии изготовления элементов системы; технология и качество монтажных работ; уровень качества обслуживающего персонала; система контроля при строительстве и эксплуатации и т.п.
Нами также усовершенствованы и разработаны технические решения [26] по обеспечению надежности и безопасности работы системы «грунтовая насыпь - инженерные сооружения» с применением композитных материалов (рис. 15), которые разделены по методам усиления грунтового основания, а также виду оболочки лицевой стенки (калиброванные, мембранные наполняемые и комбинированные).
Таким образом, для обеспечения безотказной работоспособности системы «грунтовая насыпь - инженерные сооружения» нами предлагается использование армогрунта и различных конструкций из него с применением композитных материалов.
Как было указано в предыдущей главе, при строительстве грунтового основания автомобильных дорог, откосов с углом заложения выше нормативного применяют армирование различными элементами из композитных материалов: геотекстили, геомембраны, георешетки, геосетки, геоматы, геоячейки и др.
Наряду с положительными свойствами данных композитных материалов, необходимо знать их характерные зависимости, их удлинения при растяжении, т.е. прочность при растяжении, а также понижение прочности при воздействии агрессивных поверхностных и грунтовых вод; производственных повреждений; потеря прочности при долголетнем использовании, поэтому использование более современных материалов позволяет более экономичное использование их и значительно увеличивает срок существования технической системы в целом.
При проведении теоретических исследований модели «грунтовое основание - инженерное сооружение» необходимо учитывать все нагрузки и воздействия на нее (внешние и внутренние). Использование армированного грунта в грунтовом основании дороги при устройстве засыпки водопропускных элементов, использование его в качестве «кустов - опорных конструкций мостов», позволяет получить значительную (до 10-20%) экономию по сравнению с обычными грунтовыми конструкциями, что выявлено многочисленными теоретическими и экспериментальными исследованиями, проведенными отечественными и зарубежными учеными, в том числе: Г.М. Кагановым [38]; Л.М. Тимофеевой [87], Ф. Шлоссером [121], К.Л. Ли [44] и другими, что также указывает на актуальность, перспективность и экономическую целесообразность применения подобного метода упрочнения грунтового основания и инженерных сооружений. При изучении армированного грунта , К.Л. Ли [44] предложил следующие задачи: ? устойчивость к деформации сдвига между почвой и арматурой; ? основные механизмы поведения1 и параметры для практического проектирования;. ? длительность срока службы или коррозия армирующего материала; ? засыпка из связных грунтов или из мелкозернистых. При1 помещении в грунт горизонтальных армирующих элементов, предотвращается боковое напряжение из-за трения между грунтом» и арматурой. Равномерная боковая нагрузка на элемент почвы под воздействием бокового напряжения, равного bQ, ov, и, с возрастанием вертикального давления, горизонтальное давление боковых сил возрастает в прямой пропорции. Отсюда следует вывод, что кривая напряжения лежит ниже кривой разрыва всеми точками, и повреждение может произойти только- при потере трения сцепления между почвой и арматурой или при разрыве арматуры от перенапряжения. Это основной принцип был проверен Ф. Шлоссером и-др. [51]. Анализ результатов показывает: в подпорных стенках в растяжимой арматуре проявляется эффект перестройки потенциальных участков повреждения, что подтверждается натурными исследованиями. Выявлено также, что устойчивость к сдвигу, возникающая благодаря арматуре, пропорциональна ее длине, а коэффициент трения достигает максимальных значений при длине арматуры 8 м. При большой длине арматура становится гибкой, и результаты экспериментальных исследований не, подходят для определения устойчивости к сдвигу [51]. По результатам исследований Г. Видаля и Ф. Шлоссера [51], которые провели опыты по прямому сдвигу на образцах из оргкрелениевого или известкового песка, находящегося в контакте с гладкой или шероховатой поверхностью арматуры, следует, что шероховатость поверхности дает значительный эффект. Однако, следует отметить, что большая плотность фунта увеличивает нормальное напряжение зп на арматуре, и коэффициент трения в тех пределах избыточен, когда грунт будет расширяться (коэффициент пористости меньше, чем критический коэффициент пористости). При высокой плотности значение коэффициента трения гораздо больше, чем tg Y. Так как почвы в грунтоармированных конструкциях различны: гранулированные, подвергающиеся незначительным деформациям, нормально нагруженные при поверхностной деформации (кроме точечных сосредоточенных нагрузок), уплотненные до относительно высокой степени плотности, то оценивать их статическое поведение необходимо по максимальным значениям, что дает возможность привести значение коэффициента эффекта повышения прочности или вязкости под воздействием сжатия f в соответствии с механикой грунтов. Например, Ф. Шлоссер [51] приводит средние остаточные и максимальные значения для f = 1,35 в опытах по выдергиванию арматуры из рыхлого песка с максимальным напряжением атах=35, который соответствует результатам Корнфорта [51]. Для гладкой арматуры f будет равно значению остаточной деформации, т.е. углу внутреннего трения f = tgvj/, (\/ = 39 - 41), а для арматуры с поперечными ребрами f = tgv/, где (\/ = 41 - 43). Применение арматуры с соответственно рассчитанной шероховатостью воздействует на коэффициент трения, который равен сдвигающемуся напряжению в грунте. Отсюда максимальная горизонтальная сила Т рассчитывается по следующей зависимости:
Влияние параметров армирования и грунта засыпки на прочностные свойства модели
Проверялись исследования поведения подпорных стенок из армированного грунта под одинарным и двойным штампом при пошаговой нагрузке QH = 667,25; 1334,5; 2001,75; 2669; 3667,75; 4675; 5503,75; 6005,25; кН. Испытания осуществлялись на модели из смеси воздушно-сухого песка мелкой крупности и отработанного машинного масла (5% от веса песка) сцепление С = 1,225 кПа, угол внутреннего трения О = 14, объемный вес D = 15 Ш/м3, подпорные стенки в виде сплошной оболочки из композитного материала, параметры армирования грунтовой насыпи Ъм = 2 см (лн = 1 м) по высоте и длиной армирующих элементов LM = 100 см (LH = 5 м). Нагрузка передавалась через одинарный и двойной штамп. Песок укладывали слоем по 1 см с уплотнением ручной трамбовкой до р = 1,7 г/см3. Коэффициент уплотнения равен 0,98. Плотность проверялась плотномером, разработанным Ю.Н. Мурзенко. На выровненную поверхность каждого слоя песка отсыпали цветной песок с шагом 20 мм. На модель передавали пошаговую нагрузку с выдержкой 20 - 30 мин. для полной стабилизации осадки модели. После каждой ступени стабилизации нагрузки с измерительного оборудования снимались показания и записывались в журнал. Опыт прекращали, когда происходили разрушение модели или недопустимые деформации оболочки подпорной стенки. Достигнутые горизонтальные перемещения фиксировали с помощью координатной сетки с шагом 10 на 10 мм, положение отклоненных от начального положения горизонтальных полос окрашенного песка определяли по сравнению с эталонными сетками. Фиксировались перемещения и угол наклона подпорной стенки. Согласно показателям приборов, несущая способность значительно выше при одинарном штампе, а при двойном хуже, чем у насыпи из песка без сцепления.
Результаты данных опытов представлены в виде графиков на Рис. 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118. коэффициентов методом наименьших-квадратов и математической статистики в программе EXCEL, а также определенные экспериментальным (опытным) путем, совпадают с достаточной для инженерной практики степенью точности, что достаточно для практического использования: погрешность не превышает 19,6% (табл. 15).
При этом A/h безразмерная величина: отношение перемещение подпорной стенки в мм к высоте подпорной стенки 80 мм.
Для разработки инженерного метода расчета армированной грунтовой насыпи нами был применен распространенный метод обработки опытных данных - метод наименьших квадратов (МНК). Это метод оценки параметров модели на основании экспериментальных данных [102].
График зависимости На основании полученных результатов и при обработке данных методом математической статистики автором получена общая эмпирическая зависимость для параметра h - 0,5 м (схема 1 одинарный штамп), которую можно записать в следующем виде: где В - оценка надежности; - соотношение параметров армирования;
Данные рекомендации распространяются на устройство грунтоармированных конструкций автомобильных дорог всех категорий и применяются для обеспечения надежности и безопасности при воздействии нагрузок на грунтовую насьшь со стороны автомобильного транспорта и от собственного веса. При привязке их к конкретному объекту и условиям строительства уточняются объёмы работ, калькуляция трудовых затрат и средства механизации.
Основными конструктивными элементами рассматриваемой грунтоармированной конструкций являются (рис.16): 1 — лицевая стенка; 2 — двойная армолента; 3 — прямолинейно расположенная армолента; 4 — наклонная армолента.
Грунтоармированное сооружение проектируется одновременно с грунтовой засыпкой таким образом, чтобы была обеспечена их совместная работа с окружающим грунтом насыпи. Конструкция из армогрунта должна обеспечивать: эксплуатационную надежность сооружения из гибких элементов, композитных материалов с максимальной заводской готовностью при наименьших затратах на его содержание в течение всего срока службы; сборку на строительной площадке при наименьших затратах труда; удобство перевозки элементов сооружения различными видами транспорта.
При проектировании подпорных сооружений из композитных материалов должны быть соблюдены следующие этапы: задание на проектирование, выбор места строительства, предварительный выбор технического решения конструкции, сравнение с банком данньк существующих типовых проектных решений, технико-экономических и экологических показателей предлагаемой конструкции, принятие решения [51].
Одним из главных условий при проектировании грунтоармированных сооружений является их проектирование одновременно с грунтовой засыпкой, причем обеспечивается их совместная работа с грунтовой насыпью.
При проектировании грунтоармировшгных конструкций на основании исходных данных (нагрузки от транспорта Р и т.д.) необходимо [51]: - определять геометрические параметры и шаг армирования лицевой стенки для двух сторон мостоперехода; - производить расчет конструкции по предельному статическому равновесию с учетом неодинаковых вертикального и бокового давления грунта по контуру грунтоармированной конструкции при возведении насыпи и степени уплотнения грунта в ее теле; - проверять общую устойчивость лицевой стенки из композитных материалов, возможные перемещения; - производить расчет стыковых соединений, предусматривать ограничение гибкости элементов стенки и армолент с учетом требований транспортирования и монтажа конструкции; - осуществлять расчеты параметров армолент; - проводить расчеты осадки конструкции под насыпью в ходе строительства и при последующей эксплуатации и принятии решения о конструкции основания. Для лицевой стенки и армолент подбираются композитные материалы (табл. 29). Композитные материалы, содержащие дефекты должны быть отбракованы [51].
Разработка технологической карты по устройству грунтоармированного основания автомобильных дорог
При возведении подпорного грунтоармированного сооружения с гибкой, лицевой стенкой из композитных материалов необходимо соблюдение следующей последовательности работ: 1. Производится разбивка створа сооружения на местности; 2. Подготавливается котлован под основание сооружения; 3. Устраивается приямок для укладки лицевой стенки грунтоармированного основания и анкерного блока; 4. На строительной площадке подготавливаются резинокордовые элементы конструкции; 5. Лицевая стенка штампуется отверстиями под армоленты; 6. Лицевая стенка устанавливается в приямок, и ведется отсыпка грунтом; 7. После установки лицевой стенки производится отсыпка грунтового массива слоями не более 0,5м, причем грунт тщательно утрамбовывается до коэффициента уплотнения не ниже 0,95 и на него раскладываются армоленты, с соблюдением всех расчетных параметров проекта. Эксплуатация грунтоармированных сооружений. Служба эксплуатации грунтоармированных сооружений должна оценивать, прогнозировать и принимать меры по повышению основных показателей комплекса надёжности: 1. Работоспособности сооружений и их отдельных элементов, вероятности их безотказной работы (сохранение своих параметров в заданных пределах при определённых условиях эксплуатации в течение определённого времени); 2. Долговечности сооружений и их отдельных конструкций, способности их длительно, с возможными перерывами на ремонт, сохранять работоспособность в заданных режимах и условиях эксплуатации до разрушения, полного износа или момента, когда ремонт становится экономически неоправданным; 3. Ремонтопригодности сооружений и их составных элементов, приспособленности их к восстановлению работоспособности путём своевременного ремонта или замены отказавших элементов. Для достоверной оценки надёжности грунтоармированньгх сооружений необходимы систематические наблюдения за качеством их эксплуатации со сбором и обобщением данных о работе отдельных элементов.
В отдельном журнале регистрируются все случаи отказов в работе, их частота, интенсивность и среднее значение времени между соседними отказами (наработки на отказ); проведённые мероприятия по поддержанию и восстановлению работоспособности; дата, время и причины возникновения отказа и его устранения; конкретное место, характеристика отказа и размера причиненных повреждений; время на отыскание повреждения, ожидание ремонта и его проведение; затраты материалов, деталей, рабочей силы и денежных средств на устранение повреждения. Организация, принявшая на баланс построенное грунтоармированное сооружение, обязана обеспечить его нормальную работу. Надежность работы сооружения обеспечивается строгим соблюдением правил эксплуатации, изложенных в проекте и технологии изготовления, и рекомендаций, а также проекте производства работ (ППР). Таким образом, мы ответили на вопросы о том, что проектирование, композитные материалы и технологический процесс имеют некоторую специфику по отношению к традиционному ремонту или строительству фунтовых насыпей. При строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог, помимо композитных материалов, активно применяют малую механизацию. Под малой механизацией понимаются строительно-дорожные машины, способные мобильно функционировать в ограниченном пространстве, что позволяет свести к минимуму экономические затраты и обеспечить надежно и быстро технологический процесс строительства объекта.
Применение малой механизации труда в строительстве, в т.ч. в ограниченном пространстве, играет первостепенную роль в выполнении планов строительства и ускорении темпов роста производства, повышении производительности труда, а также улучшении условий труда и снижении стоимости выполняемых работ. Выделяется достаточно большое многообразие строительно-дорожных машин малой механизации: универсальные малогабаритные погрузчики; погрузчики с телескопической стрелой - подобные машины находят широкое применение в гражданском и промышленном строительстве, сельском хозяйстве, различных областях промышленности и т.п.. Семейство погрузчиков с телескопической стрелой включает восемь моделей грузоподъемностью от 2,5 до 4 т с наибольшей высотой подъема от 6 до 17 м. Компактные экскаваторы - идеальное решение в ситуациях, когда обычный экскаватор слишком тяжел для грунта, на котором работает; когда доступ в рабочую зону невозможен из-за габаритных ограничений по высоте и ширине; когда требуется высокая точность выполнения работ [66]. Применение малой механизации при строительстве армированных грунтовых насыпей в условиях стесненной городской застройки является весьма актуальным - это позволяет минимизировать огромные финансовые затраты на эксплуатацию и обслуживание строительно-дорожных машин в период строительства объектов подобного рода.
