CC BY
43
УДК 625.7/.8:528.48:658.562
О РЕГЛАМЕНТАЦИИ ТОЧНОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫСОТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОСНОВАНИЙ И ПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТАХ
Ю. В. Столбов, С. Ю. Столбова
Аннотация. Выполнен анализ регламентации точности геометрических параметров высотного положения оснований и покрытий автомобильных дорог при их строительстве в нормативных документах. Приведены нормы точности высотного положения оснований и покрытий для всех категорий дорог с шагами нивелирования 5,10 и 20 метров с доверительными вероятностями P=0,9 и P= 0,95.
Ключевые слова: точность, геометрические параметры, высотное положение, амплитуда вертикальных отметок, основания и покрытия, автомобильные дороги.
Введение
Одним из основных показателей качества современного строительства является точность геометрических параметров конструкций возводимых зданий и сооружений.
В соответствии с ГОСТ 21778-81 [1], при проектировании зданий и сооружений и их отдельных элементов, разработке технологии изготовления элементов и возведения зданий и сооружений следует предусматривать, а в производстве - применять необходимые средства и правила технологического обеспечения точности. Для автомобильных дорог одной из характеристик качества их строительства является точность высотного положения (отклонение фактических вертикальных отметок от проектных и амплитуд вертикальных отметок)
конструктивных слоев оснований и покрытий.
При строительстве автомобильных дорог показатели точности геометрических параметров конструктивных слоев дорожных одежд изложены в СНиП 3.06.03-85 [2] В этом нормативном документе и
межгосударственным стандарте ГОСТ 30412-96 [3] при приемке выполненных работ по устройству конструктивных слоев дорожных одежд рекомендуется определение вертикальных абсолютных или относительных верха их поверхностей путем нивелирования с шагом 5 м. На основе полученных вертикальных отметок рекомендовано вычислять алгебраические разности отметок точек (амплитуд). В то же время, в пункте 14.5 (табл. 17) СНиП 3.06.03-85 приведены допускаемые значения амплитуд вертикальных отметок при нивелировании с шагами 5, 10 и 20 м. Там же отмечено, что 90 % определений должны быть в пределах указанных в табл.17, а 10 % определений не должны превышать эти значений более чем в 1,5 раза. Пояснений о
применении нивелирования с шагами (расстояниями между точками) 10 и 20 м при определении вертикальных отметок конструктивных слоев дорожных одежд в [2] нет.
В обязательном приложении 2 СНиП 3.06.03-85, при приемке и оценке качества законченных строительством конструктивных слоев оснований и покрытий дорожных одежд, приводятся допускаемые отклонения результатов определений вертикальных отметок от проектных. В этом приложении, при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд, с использованием комплектов машин без автоматической и с автоматической (значения приведены в скобках) системами задания вертикальных отметок, приведены параметры и оценки качества строительных работ: на «хорошо» и «отлично» допускается соответственно 90 % и 95 % отклонений результатов определений от проектных значений ±50 (10 мм.), а соответственно 10 % и 5% до ± 100(10) мм.
Обоснование точности высотного положения оснований и покрытий автомобильных дорог в нормативных документах
На точность высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд оказывают влияния погрешности
разбивочных и строительных работ. Норм точности в СНиП 3.06.03-85 на разбивочные работы нет, в отличие от ранее действующих нормативных документов по правилам производства и приемки работ при строительстве автомобильных дорог [4] и [5], где были указаны нормы точности на разбивочные и строительные работы.
Анализируя, приведенные нормы точности геометрических параметров высотного положения оснований и покрытий автомобильных дорог в СНиП 3.06.03-85, можно констатировать, что в процессе
строительства, приемки и оценки качества работ при возведении автомобильных дорог должны быть дифференцированные обоснованные нормы точности устройства их оснований и покрытий с доверительными вероятностями Р=0,9 и Р=0,95.
Например, при определении
вертикальных отметок поверхностей оснований и покрытий при устройстве их с применением комплекта машин без автоматической и с автоматической системами задания вертикальных отметок, допускаемые отклонения (предельные погрешности), согласно СНиП 3.06.03-85, будут б н =±50 (10) мм.
Значения среднеквадратических
погрешностей высотного положения поверхностей оснований и покрытий определяем по выражению:
тн= б н / ^ (1)
где t - нормированный множитель при переходе от предельных погрешностей (допускаемых отклонений) к
среднеквадратическим (при Р=0,9 t=1,645, а при Р=0,95 г=2,0).
Среднеквадратические погрешности отклонений вертикальных отметок от проектных, при использовании комплектов машин без автоматической и автоматической систем заданий вертикальных отметок, при доверительной вероятности Р=0,9 соответственно будут тн=50/1,645=30,4 мм и тн=10/1,645=6,08 мм, а при Р=0,95 тн=50/2=25,0 мм и тн=10/2=5,0 мм.
При математической обработке результатов определений вертикальных отметок следует исключить грубые погрешности. Для этого необходимо знать законы распределения погрешностей. В курсах теории вероятностей и математической статистики [6], и теории математической обработки геодезических измерений [7], полученные результаты считаются грубыми, при нормальном законе распределений погрешностей, если их значения превышают 3т (согласно, правила «трех сигм»). Наши исследования показали [8-11], что погрешности высотного положения при устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог соответствуют закону нормального распределения. Следовательно, полученные отклонения результатов определений отметок от проектных свыше 3т будут грубыми погрешностями. При приемке и оценке качества работ по устройству оснований и покрытий автомобильных дорог, с применением комплекта машин без
автоматической и с автоматической системами заданий вертикальных отметок, 10% полученных результатов отклонений от проектных, не должны соответственно превышать значений: при Р=0,9 (на «хорошо») б пд = 30,4*3=91,2 мм и б пд = 6,08*3=18,2 мм, а при Р=0,95 (на «отлично») 5% полученных результатов отклонений от проектных не должны превышать значений соответственно б пд = 25*3=75,0 мм и б пд = 5*3=15,0 мм, но не 100 мм и 20 мм (согласно СНиП 3.06.03-85).
Проанализируем регламентацию
показателей неровности конструктивных слоев оснований и покрытий, автомобильных дорог в нормативном документе [2].
В СНиП 3.06.03-85 приведены в п. 14.5 (табл.17) значения допустимых амплитуд вертикальных отметок поверхностей конструктивных слоев дорожных одежд для двух групп автомобильных дорог:
1) I, II, III категорий при использовании комплектов машин без автоматической и автоматической систем заданий вертикальных отметок и шагах нивелирования 5,10 и 20 м;
2) IV, V, !с, Мс, Шс категорий и внутренних дорог промышленных предприятий при использовании комплектов машин только без автоматической системы заданий вертикальных отметок и шагах нивелирования 5 и 10 м.
Для дорог первой группы, при использовании комплектов машин без автоматической и автоматической систем заданий вертикальных отметок и шагах нивелирования 5,10,20 м, 90 % результатов определений амплитуд должны быть в пределах соответственно 7, 12, 24 мм и 5, 8, 16 мм, а 10 % результатов определений амплитуд не должны превышать эти значения в 1,5 раза, то есть не превышать соответственно значения 10, 5, 18, 36 мм и 7,5, 12, 24 мм.
Для дорог второй группы 90% результатов определения амплитуд, при использовании комплектов машин без автоматической системы задания вертикальных отметок и шагах нивелирования 5 и 10м, должны быть в пределах 10 и 16 мм, а 10% результатов определений амплитуд не должны превышать эти значения в 1,5 раза, то есть не превышать соответственно значения 15 и 24 мм.
Таким образом, определение амплитуд регламентируется осуществлять с доверительной вероятностью Р=0,9.
При оценке же качества работ по завершению устройства конструктивных слоев оснований и покрытий автомобильных дорог предусмотрено в [2] определять отклонения вертикальных отметок их поверхностей от проектных соответственно на «хорошо» с Р=0,9, а на «отлично» с Р=0,95.
Поэтому, для исключения грубых результатов, рассчитаем допустимые предельные значения у 10 % и 5 % определений амплитуд с доверительными вероятностями Р = 0,9 и Р = 0,95.
Приведем пример расчета. Например, при строительстве дорог I, II, III категорий, при использовании комплектов машин без автоматической системы задания вертикальных отметок и шаге нивелирования 5 м., нормированное значение амплитуд бн=±7мм. В этом случае нормированные значения среднеквадратических
погрешностей амплитуд будут: при Р=0,9 тн=7/1,645=4,26 мм, а при Р=0,95 -тн=7/2=3,5 мм. Тогда 10 % результатов определений амплитуд вертикальных отметок, при оценке работ на «хорошо» (с Р=0,9), не должны превышать значений бпд =4,3*3=12,9 мм, но не 10,5 мм согласно [2]. При оценке работ на «отлично» (с Р=0,95), 5% результатов отклонений амплитуд допускается превысить нормированное значение б н =7 мм, но не более предельно допустимого значения бпд =3,53 =10,5 мм.
В СНиП 3.06.03-85, значение бпд =10,5 мм допускается у 10 % определений амплитуд, что противоречит положениям теории вероятностей и математической статистики [6], и теории математической обработки геодезических измерений [7]. Только у 5 % результатов определений амплитуд допустимо до 10,5 мм, но при доверительной вероятности Р = 0,95, а не при Р = 0,9, согласно [2].Такое не соответствие регламентации предельных значений амплитуд у 10 % результатов их определений аналогично и при нивелировании с шагами 10 и 20 м.
Анализируя, регламентируемые значения амплитуд вертикальных отметок оснований и покрытий автомобильных дорог, можно констатировать, что для первой группы дорог (I, II, III категорий) они приведены без учета перехода от одного класса точности к другому, в соответствии ГОСТ 21779-82 [14], где численные значения допусков приняты на основе рядов предпочтительных чисел с коэффициентом геометрической прогрессии
5VlÖ «1,6.
У второй группы дорог (IV, V, !с, Пс, Шс категорий и внутренних дорог промышленных предприятий), при использовании комплектов машин только без автоматической системы заданий вертикальных отметок и шагах нивелирования 5 и 10 м, нормированное значение амплитуд соответственно бн = 10 и бн = 16 мм, что согласуется с требованиями стандартов системы обеспечения точности геометрических параметров в строительстве (в том числе ГОСТ 21779-82).
Точность обеспечения конструктивных слоев дорожных одежд зависит от шагов нивелирования при их устройстве. В работах [12], [13] предложено при устройстве верхних слоев покрытий осуществлять нивелирование с шагами 5 м, нижних слоев покрытий и верхних слоев оснований с шагами 10 м, нижних слоев оснований и песчаных слоев дорожного полотна с шагами 20 м.
С позиций потребителя не имеет значения, с каким комплектом машин осуществляется строительство
автомобильных дорог. Главное условие, чтобы неровности покрытий автомобильных дорог соответствовали требованиям их нормальной эксплуатации. Поэтому требования к регламентации значений амплитуд конструктивных слоев оснований и покрытий дорожных одежд, должны быть одинаковы при использовании комплектов машин как без автоматической, так с автоматической системами заданий вертикальных отметок.
Заключение
Авторами предлагается для
конструктивных слоев оснований и покрытий автомобильных дорог I, II, III категорий регламентировать значения амплитуд при шагах нивелирования 5, 10, 20 м соответственно 6, 10, 16 мм. При этом у 10 % (при Р=0,9) результатов определений амплитуд, при оценке на «хорошо», значения их не должны соответственно превышать 11, 18, 29 мм, а у 5% (при Р=0,95) результатов определений, при оценке на «отлично», значения амплитуд должны быть соответственно в пределах 9, 15, 24 мм.
Для обеспечения нормированных значений амплитуд вертикальных отметок конструктивных слоев оснований и покрытий дорожных одежд необходимо налаживание технологического процесса по их устройству не по предельным, а по среднеквадратическим отклонениям
(погрешностям) с доверительными вероятностями Р=0,9 или Р=0,95.
Библиографический список
1. ГОСТ 21778-81 (СТ СЭВ 2045-79). Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Основные положения. - Введ. 1980-12-02. М.: Изд-во стандартов, 1981. - 9 с.
2. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР - М.: ЦИТП Госстроя СССр. 1985.
- 106 с.
3. ГОСТ 30412-96. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерения неровностей оснований и покрытий. Введ. 1997 - 01 - 01. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 7с.
4. СНиП Ш-Д.5-62. Автомобильные дороги. Правила организации строительства и производства работ. Приемка в эксплуатацию. Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1963. - 87с.
5. СНиП Ш-Д.5-7. Автомобильные дороги. Правила производства и приемки работ. Приемка в эксплуатацию. Госстрой СССР. - М.: Стройиздат. 1973. - 89с.
6. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов / В. Е. Гмурман. - 4-е изд. доп. - М.: Высшая школа, 1972. - 368 с.
7. Большаков, В. Д. Теория математической обработки геодезических измерений: Учебник для студентов геод. спец. вузов / В. Д. Большаков, П. А. Гайдаев. - 2 изд, перер. и доп. - М.: Недра, 1977. -367 с.
8. Нагаев, Д. О. Исследование точности высотного положения поверхности при устройстве щебеночного основания автомобильной дороги методом заклинки / Д. О. Нагаев, С. Ю. Столбова, Ю. В. Столбов // Вестник СибАДИ. - 2010. - № 2(16). - С.35 - 39.
9. Столбов, Ю. В. Исследование точности высотного положения поверхности верхнего слоя покрытия автомобильных дорог / Ю. В Столбов, Д. О. Нагаев, С. Ю. Столбова // Известия вузов. Строительство. - 2011. -№4. - С.53 - 60.
10. Столбов, Ю. В. Геодезические исследования точности высотного положения нижнего слоя покрытия автомобильной дороги при разных шагах нивелирования / Ю. В. Столбов, С. Ю. Столбова, Д. О. Нагаев, К. С. Кокуленко // Омский научный вестник. - 2012. - №1 (108). -С.239 - 245.
11. Столбов, Ю. В. Исследование точности высотного положения верхнего слоя покрытия автомобильной дороги с шагом нивелирования десять метров / Ю. В Столбов, С. Ю. Столбова, Д. О. Нагаев, Л. А Пронина // Вестник СибАДИ. - 2012.
- № 6(28). - С.73 - 77.
12. Столбов, Ю. В. Исследование точности высотного положения поверхностей конструктивных слоев дорожных одежд при разных шагах нивелирования / Ю. В Столбов, С. Ю. Столбова, Д. О. Нагаев // Известия вузов. Строительство. - 2013. - №8. - С.84 - 88.
13. Столбов, Ю. В. Обеспечение точности высотного положения оснований и покрытий автомобильных дорог: монография / Ю. В.
Столбов, С. Ю. Столбова, Д. О. Нагаев. - Омск: СибАДИ, 2013. - 144 с.
14. ГОСТ 21779-82. (СТ СЭВ 2681-80) Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Технологические допуски. - Введ. 1983-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 21с.
ON REGULATION OF ACCURACY OF GEOMETRIC PARAMETERS OF HIGH-ALTITUDE POSITION OF MOTOR ROADS' FOUNDATIONS AND
COVERINGS IN NORMATIVE DOCUMENTS
Y. V. Stolbov, S. Y. Stolbova
Abstract. The analysis of regulation of accuracy of geometric parameters of high-altitude position of motor roads' foundations and coverings at their construction in normative documents is implemented. The norms of accuracy of high-altitude position of foundations and coverings for all types of roads with steps of leveling in 5, 10, 15 meters, with confidence probabilities P=0,9 and P= 0,95.
Keywords: accuracy, geometric parameters, high-altitude position, amplitude of vertical notes, foundations and coverings, motor roads.
Bibliographic list
1. GOST 21778-81 (ST of SEV 2045-79). System of ensuring accuracy of geometrical parameters in construction. Basic provisions. - 1980-12-02 . M.: Publishing house of standards, 1981. - 9 p.
2. Construction Norms and Regulations 3.06.0385. Highways. The State Committee for Construction of the USSR - M.: TslTP of the State Committee for Construction of the USSR. 1985. - 106 p.
3. GOST 30412-96. Roads automobile and airfields. Methods of measurement of roughnesses of bases and coverings. Vved. 1997 - 01 - 01. M.: Publishing house of standards, 1996. - 7с.
4. III-D.5-62 Construction Norms and Regulations. Highways. Rules of the organization of construction and works. Acceptance for operation. State Committee for Construction of the USSR. - M.: Stroyizdat, 1963. - 87 p.
5. III-D.5-73 Construction Norms and Regulations. Highways. Rules of production and acceptance of work. Acceptance for operation. State Committee for Construction of the USSR. - M.: Stroyizdat. 1973. - 89 p.
6. Gmurman, V. E. probability theory and mathematical statistics: Manual for higher education institutions / Century E. Gmurman. - 4 prod. additional - M.: The higher school, 1972. - 368 p.
7. Bolshakov V. D. Theory of mathematical processing of geodetic measurements: The textbook for students of geo@ of special higher education institutions / E. L. Bolshakov, P. A. Gaydayev. - 2 prod., perer. and additional - M.: Subsoil, 1977. - 367 p.
8. Nagayev D. O. Probe of accuracy of high-rise position of a surface at the device rubble the bases of a highway a method chocking / O. Nagayev, S. Yu. Stolbova, Yu. V. Stolbov // Vestnik SIBADI. - 2010. -No. 2(16). -pp. 35 - 39.
9. Stolbov Yu. V. Research of accuracy of high-rise provision of a surface of the top coat layer of highways / Yu. V Stolbov, D. O. Nagayev, S.Yu. Stolbova // News of higher education institutions. Construction. - 2011. - № 4. - pp. 53 - 60.
10. Stolbov Yu. V. Geodetic researches and the accuracy of high-rise provision of the bottom coat layer of the highway at different steps of leveling / Yu. V. Stolbov, S.Yu. Stolbova, D. O. Nagayev, K. S. Kokulenko // Omsk scientific vestnik - 2012 . - No. 1 (108). - pp. 239 - 245.
11. Stolbov Yu. V. Research of accuracy of high-rise provision of the top coat layer of the highway with a leveling step of ten meters / Yu. V Stolbov, S. Yu. Stolbova, D. O. Nagayev, L. A Pronina // Vestnik SIBADI. - 2012. - No. 6(28). -pp. 73 - 77.
12. Stolbov Yu. V. Research of accuracy of high-rise provision of surfaces of constructive layers of road clothes at different steps of leveling / Yu. V Stolbov, S.Yu. Stolbova, D. O. Nagayev // News of higher education institutions. Construction. - 2013. - No. 8. -P. 84 - 88.
13. Stolbov Yu. V. Ensuring accuracy of high-rise provision of bases and coverings of highways: monograph / Yu. V. Stolbov, S. Yu. Stolbova, D. O. Nagayev. - Omsk: SibADI, 2013. - 144 p.
14. GOST 21779-82. (ST of SEV 2681-80) System of ensuring accuracy of geometrical parameters in construction. Technological admissions. - Vved. 1983-01-01. M.: Publishing house of standards, 1987. - 21 p.
Столбов Юрий Викторович - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Геодезия» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) г. Омск. Основное направление научной деятельности: обоснование допусков на геометрические параметры конструкций и контроль качества строительства. Общее количество опубликованных работ более 130.
Столбова Светлана Юрьевна - кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой «Недвижимость и строительный бизнес» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) г. Омск. Основное направление научной деятельности:
методология расчета и назначения технологических допусков для обеспечения точности геометрических параметров конструкций зданий и сооружений. Общее количество опубликованных работ более 48. e -mail: [email protected]
УДК 625.7
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЁННОГО СОСТОЯНИЯ И РАСЧЁТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АРМИРОВАННОЙ ЛЕДЯНОЙ ПЛИТЫ
О. В. Якименко, С. А. Матвеев, В. В. Сиротюк
Аннотация. Выбран метод расчёта несущей способности ледовых переправ, позволяющий определить параметры, описывающие состояние многослойной плиты, лежащей на упругом основании, и учесть наличие во льду армирующей прослойки из геосинтетического материала.
Ключевые слова: ледяная плита, ледовая переправа, расчет, несущая способность, геосинтетический материал.
Введение
Методы определения несущей способности ледовых переправ условно можно разделить на теоретические и прикладные [1].
В случаях, когда необходимо быстро определить несущую способность ледяного покрова, пользуются прикладными методами (таблицами, диаграммами, графиками, позволяющими оперативно определить допускаемую нагрузку на ледяную плиту) [2].
Теоретические методы определения несущей способности ледового покрова основаны на решении задачи изгиба плиты на упругом основании [1].
Определяя несущую способность льда по уравнениям осесимметричной задачи, авторы (С. А. Бернштейн, А. В. Гастаев, Н. К. Снитко,
А. Р. Шульман, Д. Ф. Панфилов, И. С. Песчанский) использовали различные способы решения и упрощения. В результате было получено множество приближённых зависимостей для определения несущей способности льда.
Наиболее удобные в использовании и теоретически проработанные расчётные зависимости для весеннего слабого льда, для зимнего льда под снежным покровом и для зимнего льда при температуре воздуха ниже минус 25°С и расчищенном снежном покрове были получены Д.Ф. Панфиловым [3]. Однако его модель трудно использовать для композитных материалов, в том числе для расчёта ледового покрова, армированного геосинтетическими материалами.
