676

сунского, В.И. Рувинского и А.И. Ярмолинского и др. Разработанные ими методы прогноза, влажности и других свойств грунтов земляного полотна, как правило, предназначены для конкретных природно-климатических условий ине могутприменяться повсеместно.Сопоставление результатов определения влажности глинистых грунтов земляного полотна на основе прогноза и по фактическим наблюдениям [9] позволили принять в исследованиях метод проф. И.А. Золотаря как базовый.

Рис. 1. Карта дорожно-климатического районирования территории Западной Сибири, полученная по результатам исследований. II, III, IV — дорожноклиматические зоны; Р, Х, Г — подзоны по типу рельефа (равнинный, холмистый, гористый); 1–4 — номера дорожных районов

Сущность этого метода заключается в последовательном прогнозировании осенней и весенней влажности грунта земляного полотна с учетом: характера увлажнения земляного полотна; глубины расположения грунтовых вод осенью; возвышения верха земляного полотна Нв над уровнем грунтовых вод, см; коэффициента влагопроводности грунта земляного полотна; продолжительности периода осеннего влагонакопления вл, которую устанавливают с учетом метеорологических характеристик района; особенностей конструкции дорожной одежды; характеристики скорости промерзания дорожной конструкции.

Математическаямодельназначениярасчетнойвлажностиглинистыхгрунтов земляного полотна для 2-го, 3-го типов местности по увлажнению, разработанная проф. И.А. Золотарём, была уточнена нами в части определения скорости их промерзания в условиях Западной Сибири.

71

Для определения расчетной влажности грунта в условиях глубокого залегания грунтовых вод применена зависимость, предложенная проф. В.Н. Ефименко [10], позволяющая учитывать температурно-влажностный режим отдельных дорожных районов.

Всего былообследовано более 50 титуловавтомобильных дорог Западной Сибири, для которых осуществлено около 150 штамповых испытаний конструкций дорожных одежд и земляного полотна, отобраны пробы грунтов для лабораторных испытаний.

Полевые и лабораторные исследования позволили установить состав и свойства грунтов рабочего слоя земляного полотна автомобильных дорог. Рабочий слой земляного полотна автомобильных дорог региона исследований слагают в основном глинистые грунты — пылеватые супеси и суглинки.

Для оценки возможности объединения результатов исследований однотипных видов грунтов, установленных на территориях административных образований, была выполнена статистическая обработка экспериментальных данных. Она включала в себя оценку совокупностей значений, полученных в процессе испытаний, а также оценкуприсутствия «выскакивающих» вариантов и проверкувозможности объединения серий испытаний в один статистический ряд.

При этом было установлено, что 3 % экспериментально полученных данных необходимо выбраковать, как ошибочные или не относящиеся к генеральной совокупности.

Вследствие объединения рядов результатов наблюдений были установлены функциональные зависимости Егр, гр и сгр = f(Wот) для супесей пылеватых, суглинков легкихпылеватых и суглинков тяжелых пылеватых. Эти зависимости лучше всего аппроксимируются экспоненциальной кривой (рис. 2).

Рис. 2. График зависимости модуля упругости в глинистом грунте (суглинок легкий пылеватый) земляного полотна от его относительной влажности

72

Вчастности, модуль упругостисупеси пылеватой может быть представлен

ввиде уравнения

где Егр — модуль упругости грунта, МПа; Wот — относительная влажность грунта рабочего слоя земляного полотна, д. ед.

Теснота связи между исследуемыми параметрами составила R = 0,92, что дает основание для использования уравнения (2) при определении расчетных значений модуля упругости для суглинистых грунтов рабочего слоя земляного полотна на территории Западной Сибири.

Результаты исследований позволили рекомендовать значения характеристиквлажности, прочностии деформируемости глинистых грунтовдля выделенных на территории Томской, Тюменской, Кемеровской, Новосибирской областей и Алтайского края дорожных районов в виде таблиц. Например, в таблице приведены значения характеристик глинистых (суглинки легкие и тяжелые, глины) грунтов земляного полотна для участков дорог с 1-м типом местности по увлажнению, на территории Тюменской области.

Расчетные значения характеристик глинистых грунтов (пылеватые суглинки и супеси) рабочего слоя земляного полотна в условиях 1-го типа местности по характеру и степени увлажнения для дорожных районов, выделенных на территории Тюменской области

Отметим, что результаты экспериментальных исследований по определению характеристик прочности и деформируемости глинистых грунтов в Западной Сибири свидетельствуют о различиях со значениями, приведенными в ОДН 218.046–01 [11]. Так, фактические значения расчетной влажности глинистых грунтов на 7–10 % выше (в зависимости от типа местности по характеруи степени увлажнения) приведенных в ОДН 218.046–01 «Проектирование нежестких дорожных одежд». Рекомендованные ОДН 218.046–01 значения угла внутреннего трения гр завышены на 17–32 % по сравнению с результатами фактических исследований. Значения удельного сцепления Сгр, приведенные в ОДН 218.046–01 для супесей завышены на 14–28 %, а для суглинков занижены на 13–24 %. Значения модуля упругости Егр глинистых грунтов по сравнению с расчетными величинами, полученными в результате фактических наблюдений, завышены на 25–30 %.

73

Библиографический список

1.Ефименко В.Н., Ефименко С.В., Бадина М.В. Пути обеспечения эксплуатационной надежности автомобильных дорог в природных условиях Сибири // Транспортное строительство. 2007. № 1. С. 18–19.

2.Ушаков В.В., Ефименко В.Н., Вишневский А.В. Дорожно-климатическое районирование автомобильной дороги «Амур» Чита—Хабаровск по условиям строительства и эксплуатации // Автомобильные дороги. 2007. № 5. С. 77–79.

3.СНиП 2.05.02–85*. Автомобильные дороги / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2001. 56 с.

4.Научно-технический отчет. Разработка методики дорожно-климатического районирования. Этап 1. РК № 01200706921. Инв. № 02200704240. Томский государственный архитектур- но-строительный университет. Томск, 2005.

5.Прикладная статистика: Классификация и снижение размерности / Под ред. С.А. Айвазяна. М.: Финансы и статистика, 1989. 607 с.

6.Kaiser H.F. The varimax criterion for analyticrotation in factor analysis. Psychometrica, 1958.

154 p.

7.Ефименко С.В. Обоснование расчетных значений характеристик глинистых грунтов для проектирования дорожных одежд автомобильных дорог (на примере Западной Сибири): Автореф. дис. … канд. техн. наук. Омск, 2006. 23 с.

8.Ефименко В.Н. Методические основы дорожно-климатического районирования терри-

тории юго-востока Западной Сибири // Изв. вузов. Строительство. 2002. № 10. С. 87–90.

9.ПолищукА.И., Ефименко С.В.Расчетные значения характеристик глинистыхгрунтов для проектирования автомобильных дорог // Изв. вузов. Строительство. 2005. № 8. С. 66–71.

10.Ефименко В.Н. Дорожно-климатическое районирование территории юго-восточной части Западной Сибири // Разработка рациональных методов проектирования, строительства и эксплуатацииавтомобильныхдорог и мостов:Сб. статей / Под ред. В.М. Картапольцева.Томск: Изд-во Том. ун-та, 1981. С. 14–23.

11.ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд / Гос. служба дор. хозва М-ва транспорта Российской Федерации. М., 2001. 148 с.

УДК 625.173:625.12

М.А. Головкова (ОАО «Томгипротранс»)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА В СЛОЖНЫХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЛИНИЙ

При проектировании реконструкции существующих железнодорожных линий в сложных инженерных условиях необходимо принимать взаимосвязанные конструктивные, технологические, организационные и экологические решения, обеспечивающие надежность земляного полотна и безопасность движения поездов в неблагоприятных природно-климатических и ин- женерно-геологических условиях.

В связи с возрастанием объемов перевозимых железнодорожным транспортом грузов в сообщении Россия — Китай, возникла необходимость в реконструкции (модернизации) участка Карымская—Забайкальск с его электрификацией и строительством вторых путей.

Двухпутный перегон ст. Седловая — ст. Бурятская построен более ста лет назад по нормам для дорог IV технической категории. Существующее земля-

74

ное полотно расположено в сложных инженерно-геологических условиях. К таковым относятся участки проявления пучин, высокие насыпи, насыпи на слабых грунтах с осадкой их основания, скально-обвальные выемки.

Рассмотрены варианты: реконструкция существующих главных путей со сдвижкой существующих путей и уширением существующих выемок и насыпей для обеспечения нормативов в плане и профиле в условиях движения поездов и выделения окон; двухпутный обход, вынос двух путей на новую трассу с перевальной выемкой глубиной до 52 м. Для разработки проекта по результатам сравнения был принят второй вариант. Основные проектные решения данного варианта являются индивидуальным проектированием.

Для защиты земляного полотна от воздействия грунтовых вод проектом предусмотрено устройство двухстороннего беструбчатого дренажа глубиной 5,20 м в виде зоны трещиноватости, создаваемой взрывами камуфлетных зарядов в скважинах.

Реконструкция главных железнодорожных путей на перегоне ст. Седловая —ст. Бурятская понормам для дорог II техническойкатегориис выносом двух путей на новую трассу позволит:

—в период производства работ в условиях движения поездов упростить схему организации строительства, уменьшить количество «окон», повысить безопасность производства работ;

—после ввода перегона в эксплуатацию гарантировать безопасность движения поездов с оптимальными эксплуатационными затратами на 18 ‰ уклонах кратной путевой тяге, уменьшить время хода, повысить скорости движения поездов и создать резерв пропускной способности перегона.

УДК 625.72

Д.В. Пингасов (Новосибирскавтодор)

CОСТОЯНИЕ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКИХ РИСКОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Главнаязадачапроектированиядорогсостоитвтом,чтобы сминимальными затратами на строительство и эксплуатацию проектируемой дороги в существующих природно-климатических условиях ее прохождения в максимальной степени удовлетворить запросы пользователей дорог, обеспечив им возможность непрерывного, удобного и безопасного движения с высокими скоростями и установленными нагрузками.Действующие отечественныенормы и стандарты на проектирование автомобильных дорог (СНиП 2.05.02–85*, СНиП 3.06.03–85 и др.) разработаны более 25 лет назад и опираются на опыт применения норм проектирования автомобильных дорог и результаты исследований, выполненных в России и в зарубежных странах в период с 1970 по 1980 г. По своему уровню отечественные нормы и методы проектирования дорог вполне соответствовали требованиям движения транспортных потоков

75

того времени. По основным показателям они были близки к требованиям норм зарубежныхстран, а по рядупараметров и положений превосходили их. Однако к настоящемувремени эти нормы устарели и уже отстают от произошедших изменений в количественном и качественном развитии автомобильного транспорта, от требований социально-экономического развития страны и возросших требований к автомобильным дорогам. Последние изменения норм транспортных нагрузок в 2007 г. позволили приблизиться к современным требованиям, но не до конца, так как на дорогах где большую часть транспортного потока составляют китайские грузовики, разрушение дорожной одежды достигается за короткий промежуток времени.

Экономическая реформа, перемены в социально-политическом устройстве Российской Федерации вызвали серьезные изменения в транспортнодорожном комплексе страны, потребовавшие перехода к новому управлению. Наряду с сохранением и модернизацией существующей дорожной сети все более необходимым становится ее развитие, особенно по направлениям международных транспортных коридоров.

Автомобильные дороги строятся в расчете на многие годы службы, и нормы проектирования должны учитывать тенденции указанных изменений с тем, чтобы увязать требования к параметрам и характеристикам дорог с требованиями движениянетолькосовременных,ноиперспективных автомобилей, а также предусматривать стадийное развитие дорог с минимальными затратами.

Существенное влияние на состояние дорог и условия движения автомобилей оказывают природно-климатическиеусловия.ДлятерриторииРоссии это имеет особое значение, поскольку на ее огромном пространстве имеются самые разные климатические зоны — от субтропической до антарктической. Однако существующие нормы проектирования геометрических параметров дорог игнорируют разницу в климате в различных регионах страны. Необходимо разработать дифференцированные нормы проектирования дорог, позволяющие наиболее полно учитывать региональные природно-климатичес- кие условия.

Еще однойважной задачейявляетсясовершенствованиеметодов проектирования дорог исходя из требований охраны окружающей среды.

Концепция содержит принципиальные подходы к совершенствованию норм проектирования автомобильных дорог в существующих природноклиматических условиях России с учетом произошедших количественных и качественных изменений автомобильного транспорта и тенденций его дальнейшего развития, а также с учетом необходимости гармонизации отечественных норм проектирования дорог с нормами проектирования зарубежных стран, обусловленной расширяющейся интеграцией дорожной сети России в международную транспортную систему.

76

Вместе с произошедшими количественными и качественными изменениямитранспортныхпотоковповышаютсятребованиякпотребительскимсвойствам автомобильных дорог.

Технические риски возникают наразныхстадиях проектирования автомобильных дорог. Так, после выполнения работ по сбору исходных данных и проведения инженерных изысканий производится трассировка нескольких вариантовпрохождения оситрассы.В соответствиис требованиемнормативной литературы производится технико-экономическое сравнение вариантов, на основе которого выбирается оптимальный. В этом случае большую роль играет квалификация проектировщика: вероятность того, что опытный проектировщик проложит более оптимальный вариант выше,.

Трассудороги проектируют как плавную линию в пространстве со взаимной увязкой элементов плана, продольного и поперечных профилей между собой и с окружающим ландшафтом с оценкой их влияния на условия движенияизрительноевосприятиедороги.Проектирование планаи продольного профиля дороги производят из условия наименьшего ограничения скорости, обеспечения безопасности и удобства движения. Число полос движения на дороге устанавливают в зависимости от интенсивности движения и рельефа местности в соответствии с требованиями СНиП. Зачастую заказчик целенаправленно искажает картину по интенсивности движения, выдавая исходные данные для проектирования,с целью уменьшения ширины съездов на транспортных развязках (уменьшение пропускной способности и, как следствие, образования заторов), уменьшения толщины дорожной одежды (искажение требуемого модуля упругости и несоответствие несущей способности), отказ от реконструкции (изменение категории) и т.д. Перечисленные действия ведут к увеличению потенциальной аварийности на стадии эксплуатации.

Согласно Федеральному закону «Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» капитальный ремонт автомобильнойдорогипредставляеткомплексработпозаменеи(или) восстановлению конструктивных элементов автомобильной дороги, дорожных сооружений и (или) их частей, выполнение которых осуществляется в пределах установленных допустимых значений и технических характеристик класса и категории автомобильной дороги, при выполнении которых затрагиваются конструктивные и иные характеристики надежности и безопасности автомобильной дороги и не изменяются границы полосы отвода автомобильной дороги.

Часто при капитальном ремонте дороги существующие радиусы поворота не соответствуют требованиямСНиП,но,таккакремонтникине имеютправа изменять полосуотвода, радиусы в плане оставляют прежними, что влечет за

77

собой снижение скоростного режима и повышение коэффициента аварийности на данном участке.

Впроцессе проектных работ по трассировке и продольного профиля назначаются места, где необходима установка искусственных сооружений (ИССО). Конструкцию ИССО выбирают также по технико-экономическому сравнению вариантов. Согласно нормативной документации проектная организация не ориентируется на конкретного производителя ИССО. Но опыт строительства свидетельствует о необходимости пересогласования применяемых водопропускныхтруб в проектной документации из-за отсутствияих на рынке. Мониторинг производителей железобетонных изделий в ЗападноСибирском регионе показал, что круглые трубы для автомобильных дорог на сегодняшний день не производятся, соответственно закладывать их в проектную документацию неимеетсмысла.Выпускаемыеконструкциине пересчитаны на новые нагрузки.

Втабл. 1 приведены технические параметры автомобильных дорог, по которым производится технико-экономическое сравнение вариантов.

78

При проектировании дорожной одежды в соответствии с пунктом 3.11 ОДН 218.046–01 требуемый уровень надежности в каждом конкретном случае должен быть указан в задании на проектирование. На сегодняшний день у балансодержателей автомобильных дорог отсутствуют данные по существующей интенсивности и составу потоков автотранспорта. Средства на данные виды работ не выделяются из бюджета. Практика показывает, что в технических заданиях заказчик не задает коэффициент надежности, оставляя право назначать его проектировщику. Преимущественно проектировщик выбирает среднее значение коэффициента надежности. Однако при анализе транспортного потока и транспортной инфраструктуры района прохождения трассы определяются транспортные связи и возможные перегрузы автотранспорта. В этом случае главный инженер проекта назначает коэффициент надежности (табл. 2).

Таблица 2

Коэффициенты надежности по категориям дорог и коэффициентам прочности дорожной одежды

Применяемый коэффициент надежности влияет на толщину дорожной одежды и несущую способность конструкции дороги.

Стоимости для проведения каких-либо работ на автомобильных дорогах лимитированы. При предоставлении заказчику на рассмотрение вариантов возникаетвопрос: Накаких видах работможносэкономить?Так как основная часть затрат ложится на дорожную одежду, то и экономить предлагается на ней. В этом случае проектировщик принимает решение о снижении толщины слоя, гарантируя, что за определенный срок службы автомобильной дороги техническое состояние будет удовлетворять требованиям по надежности и безопасности автомобильной дороги.

Одновременная реализация указанных проблем требует значительных финансовых и материально-технических ресурсов, что обостряет актуальность поиска снижениязатрат на каждый километр строящейся или модернизируемой дороги и неизбежно ведет к многолетнему стадийному решению задач развития и совершенствования дорожной сети.

79

УДК 624.131.22:624.138.24

Д.А. Разуваев (СГУПС)

РАЗРАБОТКА СТАНДАРТА ПРЕДПРИЯТИЯ СТО ТУАД 09-2010 «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ОСНОВАНИЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ И РАБОЧЕГО СЛОЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА С ПРИМЕНЕНИЕМ СТАБИЛИЗАТОРОВ ГРУНТОВ»

Известно, что основным недостатком пылевато-глинистых грунтов, широко используемых для возведения земляного полотна автомобильных дорог России, является значительное изменение их физико-механических свойств при увлажнении в худшую сторону.

Для направленного улучшения свойств глинистых грунтов в дорожном строительстве(в томчисле в Новосибирскойобласти) все шире применяются поверхностно-активные вещества — стабилизаторы грунтов. В действующей нормативной документации нет сведений о свойствах грунтов, обработанных стабилизаторами, их прочности и долговечности, а также о принципе их выбора и технологии применения в дорожном хозяйстве. На этом основании в НИЛ «Геология, основания и фундаменты» (Сибирский государственный университет путей сообщения) по заказу Государственного бюджетного учреждения «Территориальное управление автомобильных дорог Новосибирской области» разработан стандарт предприятия СТО ТУАД 09–2010 «Проектирование и строительство оснований дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна с применением стабилизаторов грунтов».

Разработанный документ распространяет на технологию применения ста-

билизирующих веществ«Perma-Zyme 11X», «Underbold»и Nicoflokв рабочих слоях земляного полотна и монолитных слоях покрытий и оснований при строительстве, капитальном ремонте и ремонте автодорог общего пользования в условиях Новосибирской области.

Стандарт предназначен как для проектирования, так и для строительства автомобильных дорог и затрагивает не только ключевые вопросы проектирования, но и технологию устройства конструктивных слоев дорожных одежд. Документ позволяет выбрать не только стабилизатор, но и оптимальную рецептуру его применения в зависимости от инженерно-геологических условий и категории дороги. Эти разделы разработаны на основе проведенных лабораторных и полевых испытаний грунтовых материалов, уже созданных и примененных в автодорожном строительстве области.

Специалистами лаборатории, в том числе автором настоящей статьи, при поддержке производственными организациями (ООО «Новосибирскагропромдорстрой» идр.) разработаны рекомендации по оценке технико-экономи- ческойэффективностииспользованиястабилизаторов врабочих слояхземляного полотна в условиях Новосибирской области и дополнения к стандартным расчетам в соответствии с нормативными документами. Причем назна-

80