Сравнение конструкций земляного полотна автомобильных дорог по типу плавающей насыпи

СРАВНЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ПО ТИПУ ПЛАВАЮЩЕЙ НАСЫПИ

А.В. Замятин, канд. техн. наук, доцент А.В. Ильясов, магистрант Тюменский индустриальный университет

Аннотация. В статье проведено сравнение конструкции насыпи автомобильной дороги по типу плавающей насыпи с применением опорной полиобоймы с другими конструкциями, возводимыми на слабом основании. Исследование проводилось по таким критериям, как максимальное напряжение, степень устойчивости насыпи, стоимость возведения. По результатам работы сформулированы выводы о целесообразности использования конструкции с опорной полиобоймой при строительстве земляного полотна на слабом основании.

Ключевые слова: автомобильные дороги, плавающая насыпь, опорная полиобойма, нетканый геосинтетический материал, дорнит.

В последнее время отмечается значительное повышение требований со стороны заказчика к качеству проектов транспортных сооружений в условиях необходимости сокращения сроков проектирования. В этой связи актуальной задачей является внедрение новых технологий на всех этапах разработки проектов от инженерных изысканий до расчетного обоснования и проектирования.

Для экономии времени на возведение, уменьшение материалоемкости при строительстве, а после ввода в эксплуатацию в уменьшении затрат на ремонты и содержание дороги была разработана конструкция насыпи автомобильной дороги по типу плавающей насыпи с применением опорной полиобоймы, проведено сравнение с другими конструкциями возводимыми на слабом основании. Данная конструкция в большей степени направлена на обеспечение подъезда к нефтегазовым месторождениям, а, как известно, нефтегазовые месторождения находятся преимущественно в заболоченных районах, где глубина болот доходит до 6 метров.

В качестве материала, с помощью которого будет формироваться опорная полиобойма, был выбран нетканый геосинтетический материал типа дорнит.

Производится данный материал иглопробивным способом из полипропилена. Данный материал не гниет, в нем не образуется плесень и грибки, насекомые и гры-

зуны, так же через материал не прорастают корни растений. Он химически стоек, инертен к воздействиям химических соединений в грунтовой воде и почвах. Этот материал хорошо пропускает воду, но не заиливается и не забивается частицами грунта. Материал хорошо выдерживает большие нагрузки, при использовании в качестве армирующего материала практически не деформируется. Стоек к раздирам и прокалываниям. Изотропен - имеет равные свойства во всех направлениях. При разрывах удлиняется на 40-50%, то есть продолжает выполнять свои функции. Срок его службы - не менее 25 лет. Он сохраняет свои свойства в диапазоне температур от - 60 до + 100 градусов С. Материал можно скреплять и механическим, и термическим способом.

Перед тем как провести сравнение конструкций, был проведён анализ статей. В статьях [2-4] отмечается, что при использовании геосинтетических материалов при возведении насыпи, сокращаются сроки строительно-монтажных работ, а также снижается стоимость строительно-монтажных работ. Происходит выравнивание значений осадки по профилю дороги и снижается материалоёмкость при строительстве, так же отмечается, то, что в некоторых случаях осадка с геосинтетическим материалом полностью отсутствует и увеличивается значение несущей способности насыпи. При использовании в

строительстве земляного полотна геобоксов, проблема состояла в применении некондиционного и переувлажнённого грунта, которого в болотистой местности много, а привозить пригодный для строительства грунт, дорого.

По ВСН 26-90 произведён расчёт и проанализированы результаты конструкций земляного полотна с применением опорной полиобоймы, с одной обоймой и с

устройством лежнёвого настила в основании насыпи.

Расчёт был проведён на устойчивость конструкций и на определение максимального напряжения на поверхности основания».

Для наглядного сравнения построены две диаграммы (рис. 1 и 2), отражающие полученные результаты.

öS Я

Я -Ü

QJ о

Н Й

I ^

а к

S

о

о,

и щ

о К

70 60 50 40 30 20 10 о

29,5 JO.^y

21,1

К онс трукцня з емллного полотна с использованем лежневого насткпа

К онструкцкя з ешнно по полотна с использованием опорной полиобоймы

К онстрзпщия зе шшно го полотна с не пользований м обо ймы

Рис. 1. Сравнение максимального напряжения на слабом основании

К S-

о

О

F

та о s-

о

Л К

(D

G

(D (О

3

2,5 2

1,5 1

0,5 О

2.82

2,01

1,64

Конструкция задпннаго полотна с использована* лежневого насгига

Конструкция земляного Конструкция задпяного палагт с использованизл полотна с ишользованиэл опорной шлиоб сймы о бсймы

Рис. 2. Сравнение степени устойчивости насыпи

Анализируя результаты, можно увидеть, что по коэффициенту безопасности конструкции устойчивы, так как удовлетворяют условию кбез>1. Но конструкция с лежнёвым настилом на 71,27% устойчивей конструкции с опорной полиобоймой, а

конструкция и опорной полиобоймой на 81,6% устойчивей конструкции с одной обоймой в основании насыпи.

В сравнении по максимальному напряжению на поверхности основания, конструкция с лежнёвым настилом показала

меньший результат, чем с опорной полиобоймой на 71,5%, но конструкция с опорной полиобоймой в сравнении с конструкцией в основании которой устаивается одна обойма оказалась эффективнее на 81,3%

Для сравнения затрат на возведение земляного полотна с устройством в основании опорной полиобоймы, лежнёвого

настила и одной обоймы произведён сметный расчёт в ГРАНД-Смете. В сметный расчёт входит оплата рабочих, разработка и транспортировка грунта, укладка ГСМ, закрепление, стоимость грунта, стоимость ГСМ, стоимость лежнёвого настила и его сооружение, уплотнение и разравнивание грунта. Для наглядного сравнения построена диаграмма (рис. 3).

о

о О

S

о

6

50 40 30 20 10 о

П

14 34 £ 18 640

Конструкция з емляюго полотка с испэльзозажм лежневого настила

Конструкция земляною Конструкция земляного полотей с испплБЗОЕаннем полотна с ис ноль зов адоем огсрной шжюбоймы обоймы

Рис. 3. Сравнение по стоимости затрачиваемой на возведение

Анализируя стоимость рассчитанную в ГРАНД-Смете, можно заметить, что конструкция с лежнёвым настилом оказалась самой дорогой, конструкция с применение одной обоймы в основании насыпи по стоимости самая дешёвая из сравниваемых конструкций.

Большим минусом конструкции, в основании которой устраивается лежнёвый настил, является то, что для сооружения такой конструкции необходимо очень большое количество деревьев. Как известно, в районах болот, лесов практически нет, следовательно, для данной насыпи необходимо заготавливать и перевозить лес с других районов, что так же скажется на стоимости данной насыпи. Для возобновления вырубленных лесов (делян) необходимо много времени, поэтому конст-

рукция с лежнёвым настилом очень не выгодна.

Для строительства земляного полотна на слабом основании целесообразней применять конструкцию с опорной полиобоймой. Хоть она и уступает незначительно по степени устойчивости и по максимальному напряжению на поверхности основания конструкции с лежнёвым настилом, но конструкция с опорной полиобоймой на много дешевле. У конструкции с опорной обоймой значения степени устойчивости и максимального напряжения на поверхности основания оказались хуже конструкции с опорной полиобоймой и лежнёвым настилом в основании, следовательно при ремонте и досыпке, после консолидации грунта в насыпи для конструкции с опорной обоймой понадобится затратить больше средств.

Библиографический список

1. ВСН 26-90. Ведомственные строительные нормы. Инструкция по проектированию и строительству автомобильных дорог нефтяных и газовых промыслов Западной Сибири (утв. Минтрансстроем СССР 22.06.1990 N АВ-225). - М.: Союздорнии, 1990.

2. Шуваев А.Н. Инновационные методы строительства земляного полотна автомобильных дорог на заболоченных территориях / А.Н. Шуваев, С.А. Куюков, А.В. Замятин, Д.В. Маслов, А.В. Пудовин // Актуальные вопросы проектирования автомобильных дорог. Сборник научных трудов ОАО Гипродорнии. 2013. №4(63).

3. Чижиков И.А. Применение геосинтетических материалов (геотканей) для обеспечения экологической безопасности строительства нефтегазопромысловых дорог / И.А. Чижиков, П.А. Слепнев // Современные проблемы науки и образования. 2012. №1.

4. Юшков Б.С. Устройство и разработка конструкций земляного полотна на слабых основаниях / Б.С. Юшков, О.А. Санникова // Транспортные сооружения. 2014. №4. Том 1.

A COMPARISON OF STRUCTURES, EXCAVATION OF ROADS BY TYPE

OF FLOATING MOUNDS

A.V. Zamyatin, candidate of technical sciences, associate professor A.V. Ilyasov, graduate student Tyumen industrial university

Abstract. The article compared the design of the embankment of the highway on the type of floating embankments with the use of reference priboiny with other structures erected on weak Foundation. The study was conducted according to criteria such as maximum stress, the degree of stability of the embankment, the cost of construction. By results of work conclusions on the feasibility of using structures with reference paleobiol during the construction of the roadbed on the ground.

Keywords: roads, floating embankment, base polybia, non-woven geosynthetic material, dornita.