Delist.ru

Обоснование рациональных конструкций дорожных одежд с учетом региональных условий работы (на примере Западного Кахахстана) (15.09.2008)

Автор: Салимбаев Ермек Кайсаевич

результаты проверки существующих, реконструируемых и вновь проектируемых конструкций дорожных одежд по различным нормативно-методическим документам;

предложения по совершенствованию конструкций дорожных одежд для условий области с учетом повышения осевых нагрузок.

Научная новизна работы заключается в следующем:

предложена схема дорожно-природного районирования территории региона, позволяющая на стадии обоснования инвестиций укрупнено оценить условия строительства будущей автомобильной дороги;

уточнены расчетные характеристики грунтов земляного полотна при недостаточном возвышении его над уровнем грунтовых вод;

уточнена расчетная температура асфальтобетонного покрытия для условий региона;

выявлены различия в результатах расчета традиционных дорожных одежд, используемых в регионе, по различным нормативно-методическим документам;

предложены перспективные варианты конструкций дорожных одежд для условий региона с учетом нарастающих осевых нагрузок.

Практическая ценность работы заключается в разработке ряда положений и предложений по конструктивно-технологическим решениям, которые обеспечивают повышение надежности и долговечности дорожных одежд в условиях региона, с учетом перспективного роста осевых нагрузок.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на:

рабочих совещаниях администрации акимата Атырауской области 2006-2008 гг.;

Международных научно-практических конференциях Межправительственного совета дорожников 2005 - 2008гг.;

на Международной научно-практической конференции в г. Щучинске, Республика Казахстан, 2007г.;

на Международной научно-практической конференции в Белгороде, 2007г.;

на научно-практической конференции МАДИ (ГТУ), 2008г.

на расширенных заседаниях кафедры «Изыскания и проектирование автомобильных дорог» МАДИ (ГТУ), 2007 и 2008 гг.

Публикации. По отдельным разделам диссертации имеется 14 публикаций, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из основного текста, включающего в себя введение, четыре главы и заключение. Список литературы содержит 161 наименование. К основному тексту имеется 7 приложений. Основной текст изложен на 136 стр., включает в себя 24 рис. и 26 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулированы цель и основные направления исследования.

В первой главе определены сущность проблемы и состояние вопроса, также изложены цель и задачи исследования. На территории региона разведаны крупные месторождения нефти, способные существенно повлиять на экономику региона. Регион является одним из динамично развивающихся территорий Казахстана. При сравнительно низкой плотности железнодорожных и водных путей автомобильные дороги являются преобладающим средством сообщения. Через ее территорию проходит международный автомобильный коридор Е-40. Для приведения пропускной способности транзитных коридоров в соответствие с текущей и перспективной потребностью уже в ближайшее время будет необходимо провести их реконструкцию с переводом в более высокую техническую категорию.

В целях оценки наиболее распространенных в регионе конструкций дорожных одежд были обобщены имеющиеся данные в дорожной администрации, проектных институтах, а также данные автора (5 автомобильных дорог, 550 км). Сложившаяся сеть автомобильных дорог региона в части конструкций дорожных одежд проектировалась на основе рекомендаций ВСН 46-83. В последние годы введены в действие СН РК 3.02-19-2003 Проектирование дорожных одежд нежесткого типа и в рамках СНГ действует МОДН-2-2001 Проектирование нежестких дорожных одежд. В условиях роста интенсивности движения и нагрузок на ось дальнейшее совершенствование сети требует принятия мер, обеспечивающих повышение надежности и долговечности дорожных одежд. Обобщение показало, что в условиях региона наиболее распространенны конструкции нежестких дорожных одежд капитального и облегченного типов, которые имеют следующие конструктивные слои (рис. 1).

Рис. 1. Конструкции дорожных одежд

Предварительный анализ прочности этих конструкций показывает, что для условий перспективного движения эти конструкции могут оказаться недостаточно долговечными, что требует подробного анализа на основе действующих нормативных документов.

Одним из направлений совершенствования конструктивных решений дорожных одежд может быть уточнение расчетных характеристик грунтов и дорожно-строительных материалов, а также более обоснованный учет при проектировании конструкций влияния различных критериев прочности одежд на их долговечность в условиях роста расчетных нагрузок. В результате обобщения имеющихся данных сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе приведено исследование особенностей условий работы дорожных конструкций на территории региона.

Исследования, связанные с дорожно-климатическим районированием, выполняли начиная с 30-х годов XX столетия под руководством крупнейших ученых-дорожников: к.т.н. А.В. Гербург-Гейбовича, профессоров Н.В. Орнатского, В.М. Безрука, Н.А. Пузакова, А.Я. Тулаева, А.К. Бируля, В.М. Сиденко и других. Большие исследования водно-теплового режима земляного полотна, на котором базируется дорожно-климатическое районирование, выполнены в СоюздорНИИ д.т.н. В.И. Рувинским, д.т.н. Ю.М. Васильевым, к.г.м. наук Л.А. Преферансовой и другими. По горным районам Средней Азии – д.т.н., проф. Б.Б. Каримовым, по равнинным территориям и районам искусственного орошения Средней Азии и Казахстана – кандидатами технических наук Ю.Л. Мотылевым, М.Ф. Иерусалимской, Ю.В. Бутлицким, Е.В. Каганович, докторами технических наук О.А. Красиковым, Б.Б. Телтаевым, Б.А. Асматулаевым и многими другими. Представляется целесообразным для данного региона развить дорожно-климатическое районирование до уровня дорожно-природного районирования, учитывающего не только влажность земляного полотна, но и границы распространения территорий с различными почвенно-грунтовыми комплексами.

В настоящей работе общая методика исследований условий работы дорожных конструкций на территории Западного Казахстана предусматривала:

анализ и обобщение данных, полученных при исследованиях, выполненных учеными КаздорНИИ в 50-60-е годы XX века, а также данных почвоведов;

проведение комплекса уточняющих полевых и лабораторных исследований применительно к реальным дорожным объектам.

Анализ нормативных документов и опыта их использования в условиях региона, свидетельствует о следующем:

некоторые из нормативов СНиП и других нормативных документов относятся к усредненным для больших территорий географическим условиям и не в достаточной степени отражают специфику местных природных условий;

в условиях региона основными факторами, существенно влияющими на проектные решения и требующими учета в региональных нормах, в первую очередь являются: особенности грунтов, в том числе засоленных, используемых в земляном полотне, и характеристика глубины залегания грунтовых вод;

при оценке условий работы дорожных одежд особого внимания требует учет особенностей состава и интенсивности движения транспортных потоков на дорогах региона и, в первую очередь, возрастающие нагрузки на ось транспортных средств.

Исследование в части дополнительной оценки деформативных и прочностных характеристик грунтов земляного полотна, а также конструктивных слоев дорожной одежды нежесткого типа проводилось как на автомобильных дорогах, находящихся в стадии эксплуатации, так и на строящихся и реконструируемых автомобильных дорогах региона.

В результате изучения материалов исследований Казахского филиала СоюздорНИИ с учетом данных, полученных на объектах строительства автомобильных дорог в регионе, и изучения работы почвоведов представилось возможным предложить для целей дорожного строительства схему районирования, где выделены подзоны в соответствии с характерными типами почвогрунтов.

Схема может быть полезной, прежде всего, при обосновании инвестиций, при новом строительстве. На ней выделены границы подзон, в пределах которых преобладают грунты того или иного вида, и в работе приведены значения механических характеристик местных грунтов, которые могут быть использованы для оценочных расчетов дорожных конструкций при возвышении земляного полотна над уровнем грунтовых вод требуемом по СНиП. При меньшем возвышении требуется вводить поправки, обоснование которых дано в диссертации по результатам непосредственных полевых и лабораторных испытаний, выполненных ранее КаздорНИИ, а также дополнительных опытов автора. Для получения дополнительных данных о физико-механических свойствах грунтов и с целью изучения зависимости этих свойств от различных факторов (гранулометрического состава, влажности, плотности и т.д.) автором проводились обследования на 100 км существующих автомобильных дорог региона и пяти участках реконструируемых дорог.

Было подтверждено, что распределение влажности, плотности и содержания легкорастворимых солей по глубине связано с уровнем грунтовых вод, видом грунта, высотой насыпи и типом дорожной одежды. Для водного режима характерно увеличение относительной влажности по мере приближения к подошве насыпи и уровню грунтовых вод. При приближении к уровню грунтовых вод влажность грунтов земляного полотна увеличивается. В результате анализа зависимостей установлено, что при удалении грунтовых вод на определенное для каждого вида грунтов расстояние их относительная влажность уже не зависит от расстояния. Так, для суглинистых грунтов эта величина составляет 1,8…2,0 м, для супесчаных 1,6…1,8 м, для песчаных 1,5…1,6 м, где большая величина соответствует пылеватым разновидностям указанных грунтов. Это изменение наиболее резко выражено для дорог с близким залеганием уровня грунтовых вод. Коэффициент уплотнения по глубине соответственно имеет тенденцию к снижению от 0,95…1,00 на поверхности до 0,85…0,95 на глубине 1,20…1,40м.

Степень засоления изменяется незначительно по глубине на поверхности земляного полотна. Аналогичный характер изменения влажности, плотности и содержания солей по глубине имеет место и на других автомобильных дорогах, где грунтовые воды также расположены близко к подошве насыпи.

Обобщение данных по зависимости модуля деформации от возвышения поверхности земляного полотна над уровнем грунтовых вод позволило получить графики, представленные на рис. 2, где приведены кривые для пылеватых разностей грунтов.

загрузка...