Стандарты дорожных конструкций

РАЗДЕЛ II

СТРОИТЕЛЬСТВО. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

УДК 625.731

СТАНДАРТЫ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

А.В.Смирнов, д-р техн. наук, проф.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Аннотация. Рассмотрена потребность России в стандартах дорожных конструкций как инструмента управления качеством и долговечностью дорог.

Ключевые слова: стандарт, конструкция, дорога, качество, долговечность

Введение

Интенсивное развитие автомобилизации России предъявляет законные требования к дорожной отрасли - обеспечение потребителя прочными и безопасными дорогами. Это касается как их количества, так и качества. На протяжении второй половины XX века в России создавалась сеть дорог, достигающая сегодня 1 млн. км. По оценкам Минтранса РФ, необходимо построить еще 600 тыс. км. Существующая же сеть дорог нуждается на 50% протяженности в реконструкции или капитальном ремонте. Нельзя сказать, что за это время в России (и СССР) не «боролись» за качество дорог. Периодически создавались типовые проекты земляного полотна и дорожных конструкций (одежд), разрабатывались и применялись ГОСТы на основные материалы для дорожного строительства (асфальтобетон, цементобетон, щебень, песок). Но и они отставали от уровня современных требований автомобилизации. В результате в начале третьего тысячелетия сеть дорог России Федерального, территориального и муниципального подчинения представляет собой чрезвычайно пеструю картину в части дорожных конструкций проезжей части, их прочности и срока службы. Это создает обстановку хаоса в части управления дорогами, их ремонтом и содержанием. Одной из причин этого является отсутствие в РФ системы стандартизации дорожных конструкций, которая создавала бы стандарты в части толщины слоев и прочно-

сти и которые обязаны были бы соблюдать все подрядчики и заказчики строительства дорог.

Впрочем, в последнее время видимость стандартизации хотя бы материалов покрытий дорог ФДС и Росавтодором создана. Например, сегодня разрешен к применению и соблюдению при строительстве дорог ГОСТ на асфальтобетон, в котором минимальная прочность на сжатие - 2,2 МПа. Между тем, по дорогам давно обращаются транспортные средства с удельным давлением на покрытие - 0,6^0,8 МПа, массой до 50 т и скоростью до 110 км/ч. Таким образом, прочность асфальтового бетона только в 2,5^3,5 раза больше. Давно известно, что при соотношении прочность - контактное давление менее 10 в большинстве дорожно-строительных материалах будут накапливаться деформации, выражающиеся в колееобразовании. То есть применение отставших от реалий дня ГОСТов, СНиПов и т.п. создают предпосылки для преждевременных разрушений на дорогах. Необходимость создания стандартов дорожных конструкций диктуется прежде всего возросшими нагрузками на оси транспортных средств (100 кН, 110 кН и 130 кН), высокой скоростью их движения и формировании в конструкциях динамического напряженно-деформированного состояния, существенного отличного от статического качественно и количественно. Нельзя считать пригодными для расчета и обоснования стандарта дорожных

конструкций автомагистралей и скоростных дорог действующие нормативы [2, 3], так как вся их инженерная идеология основана на статическом (неподвижном) действии колесной нагрузки и применении большого числа коэффициентов, компенсирующих недостатки теории. Стандарты дорожных конструкций должны быть созданы для федеральных, территориальных, муниципальных (сельских и городских) дорог, доступны инженерам-практикам, хотя и основываться на глубоких теоретических познаниях о работе дорог.

Если такие стандарты дорожных конструкций и созданы, то органы лицензирования дорожно-строительной деятельности должны отслеживать обязательность их применения.

Идеология стандарта

За рубежом (ФРГ, США и др.) существуют и широко применяются стандарты дорожных конструкций [1] и, может быть, благодаря им дороги этих стран считаются лучшими.

В Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии в результате многолетних исследований создана динамическая теория работы слоистых конструкций на воздействие подвижных нагрузок [4, 5]. На ее основе разработан метод расчета слоистых дорожных и аэродромных конструкций. Суть его в том, что в устойчивой и прочной дорожной конструкции динамический обратимый прогиб поверхности при воздействии подвижной нагрузки не должен превышать допустимый. Привлекательность «метода динамического прогиба» в том, что каждая полученная расчетом дорожная конструкция с конкретной толщиной и числом слоев и свойств имеет расчетные прогибы, которые могут применяться с целью контроля прочности. Этот метод реализован в программе для ПВМ DINWAY и с ее помощью рассчитаны стандартные толщины дорожных конструкций из цементобетона и асфальтобетона в относительно сухих местах и на болоте (таблица 1).

Представленные в таблице 1 конструкции относятся только к одному виду связанных грунтов земляного полотна, одной разновидности цементобетонов, укрепленных грунтов и только двух видов щебней. Программа «DIN-WAY» позволяет расширить диапазон стандартных конструкций в сотни раз за счет применения других грунтов и материалов. Сравнение толщин дорожных конструкций, рассчитанных по программе «DINWAY» (СибАДИ, РФ) со стандартом ФРГ RSTO-2000 указывает

на удовлетворительное совпадение результатов (3,8-3,5%>) (таблица 2), в то время как результаты расчета толщины по нормативу ОДН 218.04-01 ФДС Минтранса РФ меньше на 23-26%.

Выводы

1. В Российской Федерации необходима стандартизация дорожных конструкций при строительстве и ремонте федеральных, территориальных, муниципальных, городских, сельских и частных дорог и автомагистралей, что придаст сетям дорог однотипность, надежную равнопрочность, равную ремонтопригодность и равнозатратность при ремонтах.

2. Основу стандартизации может создать расчетная программа DINWAY (СибАДИ), совпадающая по результатам с немецким стандартом RSTO-2000 и больше действующего норматива ОДН 218.04-01 в части общей толщины конструкции на 23-26 %.

3. Программа DINWAY (СибАДИ) позволяет создавать стандарты дорожных и аэродромных конструкций любого уровня для крупных холдингов с охватом всех видов грунтов на территории России и большинства дорожностроительных материалов. Она не делит дорожные конструкции на «жесткие и нежесткие» и позволяет контролировать прочность динамическими методами.

Библиографический список

1. Richtlimien fQr die Stendardisierunq des Oberbaues von Verkechrsflachen. RSTO 2000, BAST, Referat S4.

2. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. ОДН 218.04-01. М. 2001.

3. Инструкция по проектированию жестких дорожных одежд. ВСН 197-91. М. 1992.

4. Смирнов А.В., Иллиополов С.К., Александров А.С. Динамическая устойчивость и расчет дорожных конструкций. Омск, СибАДИ, 2003, 188 с.

5. Смирнов А.В. Колебания и волны в дорожных конструкциях. Омск, СибАДИ, 2006, 107 с.

Road structure standards

A.V. Smirnov

In the article the need of road structure standards in Russia has been studied as instrument of quality management and road durability.

Статья поступила 27.06.2008 г.

Таблица 2 - Сравнение толщины дорожных конструкций

Програм- мы, ГОСТы, нормативы Толщина конструкции, см цем.бетон + цем.грунт Отклоне- ние, ± % Толщина конструкции, см асф.бетон + цем.грунт Отклоне- ние, ±% Толщина конструкции, см асф.бетон + цем.грунт Отклоне- ние, ±%

DINWAY (РФ, СибАДИ) 78 +3,8 % 71-81 7 %-3,5 % 81-71 +23-26 %

КБТ0-2000 (Германия) 75 - 66-84 - -

ОДН 218.04-01 (РФ, ФДС Минтранса) - - - - 60-52

УДК 69.034.96

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПО УПРОЩЕННЫМ ФОРМУЛАМ

В. И. Сологаев, д-р техн. наук, проф.*, Ю. В. Корчевская, аспирант** *Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Аннотация. Статья представляет новую методику определения фильтрационных параметров грунтов в условиях безнапорной фильтрации подземных вод малой мощности. Получены расчетные формулы, дополняющие известные методики теории фильтрации в области гидравлики подземных вод.

Ключевые слова: Фильтрация, пористая среда, коэффициент фильтрации, недостаток насыщения.

Введение

В настоящее время строительство охватило весь город Омск, а так же многие города России. В ходе строительства возникает проблема подтопления прибрежных и других территорий при повышении уровня подземных вод или при подъеме уровня воды в реках вследствие весенних паводков.

В связи с вышесказанным возникает необходимость прогноза подтопления застраиваемой территории с целью получения информации о том, как изменяется уровень грунтовых вод вследствие сезонного или постоянного подтопления и на какое расстояние распространяется язык подтопления. Для получения данной информации необходимо определить все параметры для осуществления прогноза подтопления. Ниже предложена методика,

позволяющая определить некоторые из этих параметров.

Теоретические выкладки

Рассмотрим два случая (с постановкой двух экспериментов), плоскопараллельной и радиальной фильтрации, при наливе воды в траншею и шурф, в условиях отсутствия подпирающей поверхности (асфальта).

Плоскопараллельная фильтрация

Поставим эксперимент по наливу воды в траншею, с помощью которого необходимо решить следующую задачу: наливая воду в траншею шириной В с начальным слоем воды Н0 (рис. 1), при впитывании воды в дренирующий слой (отмостка около здания) определить на основании натурных обследований коэффициент фильтрации к и недостаток насыщения ^.