CC BY
61
№ 1 - 2 січень - лютий 2011
7. Головин Б.Н. Основы культуры речи: Учебн. для вузов по спец. «Рус. Яз. и лит.». - 2-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1998. - 320 с.
8. Цехнович Л.И. Лекционное изложение технических наук: Методическое пособие. - 2-е изд. - К.: Выща шк., Головн. изд-во, 1988. - 187 с.
9. Прошунин А. Что такое полемика? - М.: Политиздат, 1985. - 335 с.
10. Слемнев М.А., Васильков В.И. Диалектика спора. - Мн.: Университетское, 1990. -224 с.
11. Фриш Р., Юри У. Путь к согласию Или переговоры без поражения. - М.: Наука, 1992. - 157 с.
УДК 624.131
ІЗ ДОСВІДУ ПРОЕКТУВАННЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБІЛЬНОЇ ДОРОГИ НА ОРГАНОГЕННИХ ГЛИНИСТИХ ГРУНТАХ
Ю. О. Кірічек, д. т. н., проф., Ю. Б. Балашова, к. т. н., доц., Н. В. Легка, магістр
Ключові слова: земляне полотно, армування, геосинтетичні матеріали.
Постановка проблеми. За останні роки в Україні спостерігається суттєве зростання обсягів будівництва автомобільних доріг. Також активно впроваджуються новітні технології для вирішення різних проблем, які виникають при будівництві та експлуатації автодоріг. Однією з основних умов впровадження таких технологій є здешевлення робіт з будівництва, ремонту та експлуатації без втрати їх якісних показників [2, 4]. Проблема підсилення властивостей основ насипів із слабких ґрунтів є однією з найбільш актуальних при спорудженні земляного полотна автомобільних доріг [3]. Просідаючи ґрунти виявлені майже на 75% території України, а у Вінницькій, Дніпропетровській, Миколаївській, Одеській, Харківській, Херсонській областях вони покривають практично усю територію. Ґрунти на території України дуже різноманітні, переважають піщані і піщано-мулисті, хрящові, глинисті, галечні, лесові, а місцями кам'янисті.
Найбільш поширеним методом зміцнення слабких ґрунтів є армування геосинтетичними матеріалами [1, 5]. Геосинтетичні матеріали легкі в транспортуванні і монтажі, мають високу стійкість до агресивних дій середовища, довговічні, екологічно безпечні, ефективні, рентабельні і мають низьку собівартість, що в наші дні є необхідною якістю і гідністю будівельних матеріалів. Ці та багато інших властивостей геосинтетиків роблять їх незамінними при укріпленні ґрунту і захисту його від ерозії.
Аналіз. Геосинтетичні матеріали є досить перспективним сегментом будівельних матеріалів, особливо враховуючи активізацію дорожнього будівництва, де обійтися без застосування сучасних високотехнологічних матеріалів неможливо. Використання геоматеріалів на сьогоднішній день вельми актуально для будівельної галузі України.
Ґрунти мають відносно низьку межу міцності, тому вони не здатні витримувати всі види зусиль, що діють на ґрунтову конструкцію під впливом зовнішнього навантаження. Використання геосинтетичних матеріалів - георешіток, геотекстильних полотен або геокомпозиційних матеріалів дозволяє витримувати створювані граничні стани структури. Геосинтетичні продукти використовують як армуючий елемент, тому що їх властивості покращують умови роботи земляного полотна.
Георешітки використовують при роботі з інертними матеріалами, що мають грубу гранульовану структуру і погану когезією (пісок і гравій), тоді як ткані геотекстильні або армуючі геокомпозиційні матеріали застосовують в дрібнозернистих ґрунтах з хорошою когезією (глина, лес).
Застосування нетканих синтетичних матеріалів для підвищення міцності і стійкості земляного полотна приводить до наступного:
- підвищується коефіцієнт запасу міцності земляного полотна, тим самим запобігають його зрушенню;
- знижується осідання земляного полотна при влаштуванні дренажів з синтетичного матеріалу, оскільки ґрунтові шари захищаються від рясного зволоження і замерзання шляхом влаштування горизонтальних і вертикальних фільтрів;
63
Вісник ПДАБА
- захищається земляне полотно від зволоження;
- відпадає необхідність у виторфовуванні боліт при їх глибині до 3 м;
- запобігає розмиву укосів;
- армується земляне полотно при влаштуванні у ньому прошарку з синтетичного матеріалу.
При укладанні полотен синтетичних матеріалів на природну ґрунтову основу насипу спостерігаються незначні, переважно рівномірні осідання, а чергування полотен нетканого синтетичного матеріалу і шарів ґрунту в тілі насипу значно збільшує тертя між ними і тим самим підвищує його стійкість. Укладання синтетичного матеріалу у відповідний перетин насипу протидіє сповзанню укосів. Нетканий синтетичний матеріал грає і роль зворотного фільтру, що виключає розмив укосу і вимивання піщаних часток з-під елементів зміцнення насипів, що споруджуються на слабких основах.
Використання синтетичних матеріалів при зведенні насипів дозволяє поліпшити умови ущільнення ґрунтів земляного полотна, досягти рівномірного осушення узбіч і укосів земляного полотна, створити можливість зведення насипів на слабких ґрунтах при значному полегшенні виробництва робіт.
Земляне полотно на ділянках слабких ґрунтів також може зміцнюватись георешіткою або геосіткою. Застосування геосинтетичних матеріалів - це нові рішення і нові технології в будівництві, які дозволяють:
- забезпечити довготривалу і надійну експлуатацію будівельних об'єктів, земляного полотна і дорожніх покриттів;
- запобігти руйнуванню земляного і дорожнього полотна, розмиванню ґрунту, утворенню тріщин і вибоїн, просіданню ґрунту;
- спростити технологію проведення будівельних робіт;
- скоротити терміни проведення будівельних робіт;
- підвищити якість споруд, що зводяться.
Економічний ефект від використання геосинтетичних матеріалів в дорожньому будівництві складає 6-8%, при цьому економія досягає до 40% мінеральних матеріалів.
В результаті застосування геосинтетичних матеріалів досягається зниження приведених витрат, за рахунок:
- економії будівельних матеріалів, зниження об'єму земляних робіт і загальної матеріаломісткості дорожньої конструкції у зв'язку із зменшенням товщини окремих шарів дорожнього одягу, висоти насипу, зміною крутизни укосів;
- зниження витрат по експлуатації машин і основної заробітної плати у зв'язку із зменшенням витрат на транспортування дорожно-будівельних матеріалів, їх укладання, ущільнення;
- зниження витрат на ремонт (наприклад, збільшення терміну служби між середніми ремонтами) і утримання дорожньої конструкції у зв'язку з її більшою експлуатаційною надійністю.
Додатковими перевагами використання геосинтетичних матеріалів є зручність в транспортуванні і зберіганні, простота при укладанні (без застосування спеціального устаткування), низька собівартість і рентабельність. Зведене до мінімуму втручання в навколишнє середовище робить геоматеріали екологічно безпечними і ефективними, що в наші дні є необхідною якістю і гідністю будівельних матеріалів.
Основний матеріал. У роботі було розглянуте будівництво автомобільної дороги на органогенних глинистих ґрунтах.
У відповідності з постановою Кабінету Міністрів України від 24 квітня 2006 р. № 865 “Про затвердження переліку автомобільних доріг загального користування державного значення” автомобільна дорога Стрий - Тернопіль - Кіровоград - Знам’янка (через Вінницю (М-12) відноситься до міжнародних доріг, пролягає по території Львівської, Тернопільської, Хмельницької, Вінницької, Черкаської та Кіровоградської областей.
Автомобільна дорога пов’язує між собою промислові та адміністративні центри України, перетинає ряд державних доріг (міжнародних, національних, регіональних) та місцевого значення.
Дорога пролягає по транспортному коридору Балтійське море - Чорне море, який забезпечує зв’язок країн Скандинавії, Балтії, Росії, Білорусі та країн західної Європи з Україною, Молдовою та Румунією.
64
№ 1 - 2 січень - лютий 2011
Запроектована ділянка дороги розташована в межах Уманського району Черкаської області.
У теперішній час ділянка дороги проходить через с. Бабанка, в межах якого спостерігаються великі транспортні потоки з низькою швидкістю, що приводить до забруднення навколишнього середовища, створюються несприятливі умови для роботи водіїв та мешканців села. Крім того, існуючі параметри та технічний стан дороги не задовольняють вимогам дорожнього руху, внаслідок чого значно знижується ефективність роботи автотранспорту, збільшується кількість та тяжкість дорожньо-транспортних пригод. У зв’язку з цим виникла необхідність будівництва ділянки дороги за новим напрямком в обхід с. Бабанка.
У зв’язку з очікуваним зростанням перевезень пасажирів та вантажів інтенсивність руху на даній ділянці дороги до 2030 року зросте до 5,7 тис.авт./добу, що відповідає 9,0 тис.авт./добу. приведених до легкового автомобіля. Після будівництва дороги за новим напрямком інтенсивність руху на обході с.Бабанка на 2030 рік складатиме 5,1-5,2 тис.авт/добу, або 8,2-8,4 тис.авт/добу приведених до легкового автомобіля.
Траса автомобільної дороги перетинає заплаву р. Ревуха, яка є притокою р. Синюха і належить до басейну річки Південний Буг. Заплава річки заболочена та замулена, шириною біля 700 м. Траса перетинає заплаву вздовж на протязі 1600 м. В геологічній будові основи насипу ґрунти представлені суглинками з домішками органічних речовин від твердої до текучої консистенції, з залишками рослин та прошарками слабозаторфованого ґрунту; пісками крупними середньої щільності, насиченими водою; жорствяно-щебенистим ґрунтом із суглинистим заповнювачем; гранітами середньозернистими, середньої міцності, тріщинуватими. Ґрунтові води пробуреними свердловинами зустрінуті на глибині 1,0-3,2 м. Рівень ґрунтових вод гідравлічно пов’язаний з рівнем води в р. Ревуха і підлягає сезонним коливанням на 1,0-1,5 м.
Аналізуючи технологічні варіанти зміцнення основи на слабких ґрунтах слід звернути увагу, що окрім геологічних і кліматичних труднощів, будівництво було ускладнене додатковими вимогами замовника:
- забезпечити в період будівництва безперервний проїзд техніки;
- забезпечити до завершення повного профілю дороги провезення важкого бурового устаткування;
- забезпечити високі темпи будівництва.
В роботі було застосовано три технологічні варіанти зміцнення основи дороги на слабких ділянках. За станом конструкції здійснювався постійний моніторинг, що включав геодезичні спостереження за осіданням. Першим варіантом пропонувалося замінити слабкі ґрунти основи (виторфовування), укласти геоткань, і потім відсипати сам насип. Другий варіант пердбачав улаштування лежневого настилу з колод, відсипання вирівнюючого шару з місцевого ґрунту, укладання геоткані, відсипання насипу. Третім варіантом, який і виявився головним, пропонувалося в основі збудувати геоматрас з використанням одно- та двохвісної решітки, висотою 1,0 м із засипкою його відсівом щебеню з місцевих кар’єрів.
При спорудженні земляного полотна на слабих ґрунтах виконувались спеціальні контрольні спостереження за деформаціями основи. Основними завданнями спостережень було:
- контроль за величиною осідання і затухання її у часі;
- фіксування можливих горизонтальних зсувів;
- виявлення (утворення) горбів випирання.
На основі кошторисних даних від генпідрядної організації був проведений економічний порівняльний аналіз вказаних трьох технологічних варіантів. До вартості перших двох варіантів увійшли всі роботи і матеріали, не враховуючи витрат на геотканину. У вартість третього варіанту включені всі матеріали, зокрема георешітка, і роботи, включаючи підготовку і монтаж геоматрацу. Різниця на користь нової технології виявилася вельми істотною (рис. 1).
Для оцінки технологічності тих же варіантів зміцнення основи об'єктивним чинником є швидкість будівництва. На рисунке 2 показані середньостатистичні показники швидкості робіт по зведенню земляного полотна на болотистих ділянках. Діаграма темпів будівництва показала значні переваги третього варіанту зміцнення основи.
65
Вісник ПДАБА
Вартість будівництва у процентному відношенні
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Виторфовування Лижневий Армування
з заміною на пісок настил геоматрацом
[□% 100 69,7 52,2
Рис. 1. Діаграма вартості будівництв
Рис. 2. Середньостатистичні показники швидкості робіт по зведенню земляного полотна
на болотистих ділянках
Таким чином, доцільність застосування геосинтетичних матеріалів для зміцнення слабких основ виправдана. Використання армуючих геосинтетиків в транспортному будівництві, зокрема високоміцних тканин Geolon, розумне і необхідне, і обумовлено це, перш за все, економічними і технологічними перевагами таких рішень.
Висновки. 1. Геодезичні спостереження за осіданням насипу на ділянках, де використовувалися різні варіанти зміцнення основи, показали явні переваги третього варіанту. Там, де застосовувалося влаштування геоматрацу, осідання було дуже рівномірним, а його величина менше прогнозованої. Спостерігалося значне зниження осідань, майже до 35%.
2. Проведений економічний порівняльний аналіз вказаних трьох технологічних варіантів, показав, що при використанні третього варіанту був досягнутий економічний ефект.
3. Темпи будівництва із застосуванням армогрунтової конструкції більш ніж в три рази вище в порівнянні з швидкістю будівництва з використанням звичних технологій зміцнення основи.
ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Бондарева Э.Д., Киселев О.Е., Ладыженский И.С. Опыт проектирования армогрунтовых конструкций на Санкт-Петербургской КАД // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. - К.: НТУ, № 71. - 2004. - С.6-11.
2. Инструкция ИН 218 УССР 040-87. «Повышение устойчивости высоких насыпей автомобильных дорог Украинской УССР», 1987. - 63 с.
66
№ 1 - 2 січень - лютий 2011
3. Кірічек Ю.О., Балашова Ю.Б., Розбицький Б.Л. Підвищення стійкості високих насипів автодоріг у складних інженерно-геологічних умовах // Вісник ПДАБА. -Дніпропетровськ: ПДАБА, 2008. - №4-5. - С.13-17.
4. Савенко В.Я., Гайдукевич В.А. Транспорт і шляхи сполучення. - Рівне: УДУВГП, 2004. - 259 с.
5. Тимофеева Л. М. Армирование грунтов. Теория и практика применения. Ч.1. Армированные основания и армогрунтовые подпорные стены. - Пермь: ППИ, 1991. - 478 с.
УДК 691.54
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРИВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ РАБОЧЕГО
ОРГАНА АКТИВАТОРА
К. К. Мирошниченко, к. т. н., доц., Т. П. Яровая, доц.
Ключевые слова: агломерат, активатор, дисперсность, смесительный агрегат,
смеситель-интенсификатор, фибробетон.
Постановка проблемы. В настоящее время производство сухих строительных смесей в нашей стране является одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений строительной индустрии. Наметившееся в конце 1990-х годов увеличение объемов выпуска продукции на существующих предприятиях, а также создание новых заводов не только не утратило своей позитивной динамики, но и продолжает с каждым годом увеличиваться. Именно в наши дни модифицированные сухие смеси сложного состава - шпаклевки, выравнивающие смеси, клеи высокой степени фиксации и т. д. - получают все более широкое распространение в строительстве. Сегодня производство сухих смесей является не только одним из крупнейших сегментов строительного рынка, но и своеобразной испытательной базой, где перспективные разработки в области строительной химии и специального технологического оборудования подвергаются самой серьезной проверке и апробации.
К концу 2009 года производство сухих строительных смесей в Российской Федерации и Украине составило более 1 млн. тонн или около 7 % от всего объема используемых в строительстве растворов. Ориентируясь на опыт западных производителей аналогичной продукции, когда объемы использования сухих смесей в развитых странах составляют до 50 % от выпуска растворов, можно прогнозировать дальнейший рост производства сухих смесей. При этом наметившаяся тенденция повсеместного замещения импорта национальной продукцией, несомненно, будет развиваться. Вместе с тем, первостепенной задачей для отечественных производителей сухих строительных смесей является не только увеличение объемов производства, но и улучшение качества выпускаемой продукции с расширением ассортимента и повышением эффективности использования модифицирующих добавок в составах строительных смесей.
Основными процессами технологической цепочки производства сухих строительных смесей, оказывающих существенное влияние на их эксплуатационные характеристики, является: подготовка сырьевых компонентов, их дозирование и смешивание, распределение малых химических добавок в основной массе продукта.
Анализ публикаций. Сегодня смешивание сыпучих материалов превратилось в особую отрасль технологических знаний, которые основываются на механических процессах, цели которых - обеспечить максимально высокую степень совмещения отдельных компонентов в конечном продукте или смеси. При этом основным критерием, определяющим эффективность смесительного агрегата, помимо показателей однородности смеси, является расход энергии, необходимой для получения продукта требуемого уровня совмещения компонентов. Максимальный экономический эффект от использования смесительного оборудования достигается только при правильном сочетании таких параметров обработки материалов, как интенсивность воздействия рабочих органов, оптимальной энергонапряженности процесса смешивания и гранулометрического состава используемых компонентов.
Проведенные многочисленные лабораторные исследования [1 - 6], а также
производственная практика убедительно доказывают, что основные физико-химические процессы с участием отдельных компонентов протекают тем интенсивней и полней, чем выше показатели однородности смеси. Эффект от использования химических добавок в производстве
67
