Научная статья на тему 'The levelling of roadway with the control of the initial unevenness level in the projects on repair and reconstruction of the automobile roads'

The levelling of roadway with the control of the initial unevenness level in the projects on repair and reconstruction of the automobile roads Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
163
75
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
рівність проїзної частини / проектна нерівність / цифрова модель проїзної частини / конструювання шарів вирівнювання
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The method of roadway volumetric leveling, with a control of the initial unevenness level in the projects on repair and reconstruction of the automobile road has been developed.

Текст научной работы на тему «The levelling of roadway with the control of the initial unevenness level in the projects on repair and reconstruction of the automobile roads»

УДК 625.7/8

ВИР1ВНЮВАННЯ ПРО1ЗНО1 ЧАСТИНИ З КОНТРОЛЕМ ПОЧАТКОВО1 НЕР1ВНОСТ1 В ПРОЕКТАХ РЕМОНТУ I РЕКОНС ТРУКЦП АВТОМОБ1ЛЬНИХ ДОР1Г

Н.В. Крупа, асистент, к.т.н., ХНАДУ

Анотацш. Розроблено методику об'емного багатошарового виргвнювання прогзног частини з контролем початковог нергвностг в проектах ремонту г реконструкцИ до-ргг. Методика забезпечуе задовгльнг показники плавностг руху г рацюнальнгсть конструкцИ виргвнювання.

Ключовi слова: ргвнгсть прогзног частини, проектна нергвнгсть, цифрова модель прогзног частини, конструювання шаргв виргвнювання.

Вступ

Пвдвищення техшчного р1вня юнуючих дорн-входить до прюритетних напрямшв розвитку дорожньо! галуз1 Укра!ни. Яшсть проекпв ремонту i реконструкцй' на багато рошв визначае основш транспортно-експлуатацiйнi

характеристики автомобшьно! дороги. Одна з трудомютких i основних задач в цих проектах -це вирiвнювання поверхш про1'зно1' частини з виправленням деформацш поперечного i подовжнього профiлю. Початкова нерiвнiсть формуеться як технологiчними будiвельними i ремонтними операцiями, так i як1стю проекту будiвництва, реконструкцй' або ремонту дороги. Актуальшсть задачi обумовлена зростаючими вимогами транспортно-експлуатацiйним якостям дорщ до рiвностi дорожнього покриття - з одного боку, i найгостршим дефiцитом чорних матерiалiв, 1'х високою варпстю - з iншою. Для обгрунтовування капiтального ремонту дороги i розробки проекту його ремонту необхщно виконати аналiз нерiвностей дорожнього покриття. Такого роду анатз вимагае використання сучасних цифрових технологiй обробки даних.

Аналiз публшацш

Дослiдженню процесiв розвитку руйнувань до-рожнiх покриттiв, контролю нерiвностей та 1'х вирiвнюванню присвяченi роботи О.К. Бiруля, Н.Н. 1ванова, В.К. Некрасова, О.П. Васильева, В.М. Сиденко, С.Г. Мiховiча, М.С. Стороженко, В.Я. Савенко, £.Д. Прусенко, С.С. Кiзiма i iнших дослвднишв. В дослiдженнях дорожшх нерiвностей основну увагу до тепершнього часу надавалося експлуатацiйнiй нерiвностi, методам 11 вимiрювання, технологiчним методам

тдвищення piBHOCTi при peMOHTi дорiг. В дослщженнях по виpiвнюванню noBepxHi про!зно! частини при ремонтах або реконструкцй дорн- не вивченi питання контролю початково! проектно! неpiвностi при конструюванш об'емного багатошарового виpiвнювання про!зно! частини.

Мета i постановка задачi

Щль досл1дження полягае в pозpобцi методики об'емного багатошарового виpiвнювання про!зно! частини з контролем початково! неpiвностi в проектах ремонту i реконструкцй дорщ яка забезпечуе досягнення ваpiанту виpiвнювання з допустимою проектною неpiвнiстю. Методика забезпечуе задов№ш показники плавностi руху i pацiональнiсть конструкци виpiвнювання.

Методика проектування багатошарового об'емного вирiвнювання проТзноТ частини з контролем початковоТ нерiвностi

Початковою iнфоpмацiею для проектування виpiвнювання про!зно! частини з контролем початково! неpiвностi в проектах ремонту i pеконстpукцi! е цифрова модель поверхш про1зно1 частини, побудована по координатах точок х, у, z. На апроксимацп повеpхнi про!зно! частини впорядкованим множиною трикутних граней були заснован програми CREDO, в яких достовipнiсть, швидк1сть створення i редагування piзних поверхонь забезпеченi «гармоншним поеднанням сучасних вдей математичного моделювання поверхонь з сучасними комп'ютерними засобами зйомки i обробки тpадицiйних топографо-геодезичних даних».

Методика проектування багатошарового об'ем-ного виpiвнювання про!зно! частини з контролем

початково1 HepiBHOcn складаеться з таких основных частин:

1) побудова цифрово1 MOAeni про1зно1 частини i трасування колiй руху;

2) аналiз ^piBro^H юнуючо1 повeрхнi про1зно1 частини за показниками поштовхомipу, IRI та плавносл руху;

3) проектування поперечного i поздовжнього ви-piвнювання;

4) проектування поздовжнього профшю;

5) створення цифрово1 модeлi повepхнi проектного покриття;

6) конструювання шаpiв виpiвнювання на цифро-вiй модeлi iз визначенням меж шаpiв дорожнього одягу, що виpiвнюють iснуючe покриття, i розра-хунком об'емiв шаpiв виpiвнювання,

7) аналiз piвностi проектно1 повepхнi про1зно1 частини за показниками поштовхомipу та IRI

i плавностi руху.

Для мiнiмiзацi1 витрат матepiалiв на виpiвнювання про1зно1 частини, нeобхiдна детальна геодезична зйомка ремонтованого покриття. 1снуюча нормативна методика дослiджeнь i зйомки (через 50 м) покриття [3, 4] i методика проектування капитального ремонту [1, 6] не забезпечують достатньо1 точностi модeлi покриття. За рекомендащями Хаpькiвгiпpодоpа i Промтранспроекту для обрахунку дeфоpмацiй покриття необхвдна зйомка з кроком не менше 10-20 м з 5-7 точками на кожному поперечному профш: на оа дороги, на кромках дорожнього одягу, на вщсташ 1 м ввд кромки, на колiях накату. При зйомщ перевагу слiд ввддавати електронним тахеометрам з вбудованими накопичувачами peзультатiв зйомки. Точнiсть сучасних геодезичних пpиладiв забезпечуе побудову цифрово1 модeлi з достовipнiстю 95 % при середньовагових похибках по висоп 0,003 м i визначення piзницi похилiв, необхвдних для моделювання коливань автомобшю, з середньо-ваговою похибкою 0,3 %.

Цифрова модель поверхш про1зно1 частини будуеться в систeмi автоматизованого проектування доpiг CREDO за даними геодезичного вимipювання.

Для побудови цифрово1 модeлi повepхнi покриття даш зйомки представляють в систeмi CREDO у виглядi файлiв, як1 мютить координати i вiдмiтки точок по вах поперечниках та точки, пов'язаш мiж собою кодами (вiсь, кромки, бpiвки i т.iн). Модель поверхш вважають вже побудованою, якщо вона триангульована, тобто описана впорядкованим множиною трикутних граней.

Пiсля заюнчення тpiангуляцi1, для аналiзу дефор-мацш про1зно1 частини та нepiвностeй покриття i проектування об'емного виpiвнювання про1зно1 частини, нeобхiдно вiдобpажувати поверхню горизонталями з достатньо дpiбним кроком висот

(ввд 1 до 5 см).

Методика аналiзу нepiвностi юнуючо! повepхнi включае наступнi основнi операцп: побудову на модел1 повepхнi покриття трас по колiях руху.

Для аналiзу нepiвностi про1зно1 частини будують в систeмi CREDO_MIX траси по лiвiй i по пpавiй коли про1зду автомобiля в прямому i зворотному напрямах, рис. 1.

Траси по кол1ях л1во! смуги

Вкь дороги

Траси по кол1ях право! смуги

Рис. 1. Фрагмент цифрово1 модeлi про1зно1 частини автомоб№но1 дороги Томаровка -Суми з трасами по лiвiй i по пpавiй коли

Дал1 моделюють про1зд автомобiля по доpозi з аналiзом нepiвностeй за показниками поштовхо-мipу (рис.2), а також виконують оцiнку нepiвностi повepхнi про1зно1 частини за показником IRI [2] (рис. 3).

320 Гранично допустима нер1вшсть 50 см/км 280 -„И 240 -200 -О 160 - - А / Права кол1я CJ 120 --& 80-:. 40

27+00 28+00 29+00 30+00 31+00 32+00 33+00

I

Рис. 2. Показники piвностi за поштовхомipом

600

Граничний р1вень нер1вносп IRI = 75 дюйм/миля

Вщстань, м

Рис. 3. Оцшка нер1вности за показником IRI Наступним кроком е проектування саме об'емного вир1внювання пройно! частини. При багатошаровому вир1внюванш через ютотш нер1вносп поперечного 1 подовжнього профшю в проекл ремонту дороги передбачають в конструкци дорожнього одягу не ллькн шари посилення, але 1 вир1внюючи шари. Вир1внювання можна визначити як конструювання нового шару (шар1в) в юнуючому дорожньому одяз1 при 11 ремонт або

реконструкци для забезпечення проектних геометричних форм пройно! частини i для пiдвищення транспортно-експлуатацiйних

якостей дороги.

Оскiльки в ремонтованш поверхнi пройно! частини присутш деформацп поперечного профiлю не тшьки ближче до кромок, але i по вiсi, то при проектуванш ремонту необхiдно виконати i попе-речне, i подовжне вирiвнювання. Оск1льки мщ-нiсть iснуючого дорожнього одягу i форми поперечного профшю мiняються по довжинi дороги, то в бшьшосп випадкiв товщина вирiвнюючого шару на кожному поперечному профш буде р> зна. Проектш вiдмiтки по мiнiмуму посилення на кожному поперечному профш служать опорними точками для проектування подовжнього профiлю. Проведена через цi точки лшя профiлю («корич-невий профш») зламана i вимагае подовжнього вирiвнювання.

При недопустимосп зрiзки можливi великi ви-трати матерiалiв на подовжне вирiвнювання. Якщо ж е упевненiсть в достатнш мiцностi дорожнього одягу тсля фрезерування перед посилен-ням, то на таких дiлянках можна знижувати прое-ктну вiдмiтку нижче за опорну (скоректувати опорну) i тим самим значно знижувати витрату матерiалiв

Проектування об'емного вирiвнювання (поперечного i подовжнього) зводиться до наступних опе-рацiй.

1. Визначення пiкетiв початку i к1нця дшянки прийнятого варiанту вирiвнювання (без або з фрезеруванням).

2. Вщомими методами конструюють посилення i визначають мiнiмальну товщину шару посилення над вирiвняною поверхнею.

3. На кожному знятому поперечнику виконують поперечне вирiвнювання з виправленням дефор-мованого поперечного профiлю. Для цього на юнуючий поперечник накладаеться проектний поперечний профшь iз заданими значеннями ши-рини смуг руху i !х поперечними похилами. По висотi проектний поперечник змiщуеться вщ по-чаткового так, щоб вiдстань по вертикалi вш будь-яко! точки початкового поперечника до проектного не перевищувала задано! товщини поси-лення.

4. На кожному поперечнику обчислюються ввдмь тки оа дороги, умовно названi «коричневими», визначаючi зразкову конфiгурацiю подовжнього профiлю, ламану лiнiю, яку слщ вирiвняти в опе-рацп подовжнього вирiвнювання.

5. Виконують подовжне вирiвнювання так, щоб жодна точка проектного «червоного профiлю» не була нижче «коричневого». Проектування вико-

нують з використанням програм CREDO. При цьому параметри проектно! лшп профiлю повиннi вщповщати нормативним вимогам за подовжшми похилами, радiусами опуклих i угнутих кривих, вщстанню видимостi поверхнi про!зно! частини i стрiчного автомобiля в подовжньому профш.

6. Проектування об'емного вирiвнювання зводиться до накладки проектного поперечного профшю на запроектований подовжнш профш з побудовою тша об'ему вирiвнювання.

7. Пiсля побудови тша об'ему вирiвнювання виконують конструювання багатошарового вирiв-нювання з розрахунком об'емiв по кожному шару i побудовою меж укладання кожного шару.

Конструювання багатошарового вирiвнювання полягае в послшовному розмiщеннi нових шарiв дорожнього одягу (усилюючих i вирiвнюючих). При цьому виконуеться розрахунок об'ему кожного вирiвнюючого шару i знаходяться меж1 цих шарiв для обгрунтовування вшповвдно! технологи i виробництва робгг. Дорожнiй одяг на дiлянках вирiвнювання конструюють, керуючись вимо-гами мщносп [7], вiдновлення проектних геометричних форм i ресурсозбереження [5]. Вшповвдно до цих вимог поперечний розрiз конструкцп ре-монтованого дорожнього одягу в загальному ви-падку включае (зверху вниз) наступнi шари (приклад):

- шар 1 - мшмальний шар посилення одягу тов-щиною hаб (асфальтобетон);

- шар 2 - вирiвнюючий шар з матерiалу, обробле-ного в'яжучим, товщиною hчщ (чорний щебiнь ввд 0 до 6 см)

- шар 3 - вирiвнюючий шар товщиною hII (щебшь) ввд нижньо! поверхш шару 2 до поверхнi юнуючого покриття; звичайно шар 3 влаштовуеться, якщо ввдстань ввд поверхнi нового покриття до поверхш юнуючого покриття перевищуе

10 см.

Поверхня, знижена на 10 см

Рис. 4. Розрiз на ПК 27+00 шсля пониження на 4 см i на 10 см з межами укладання шарiв вирiвнювання

Необхiдну мщшсть ремонтованого одягу забез-печуе шар 1, а шари 2 i 3 влаштовують лише для вирiвнювання i вiдновлення нормативного контуру поперечного профiлю. Тому на деяких попе-речних профiлях шари 2 i 3 можуть бути вiдсутнi i тому, по-перше, ускладненi розрахунки об'емiв робiт за цими матерiалами i по-друге, конфiгура-

цгя меж шарiв 2 i 3 може бути рiзною. Рiшення цих двох задач i складае сутнють конструювання багатошарового вирiвнювання. Меж1 укладання кожного шару i його вщмггки установлюють, знижуючи проектну поверхню покриття вщповь дно на товщину кожного шару (йаб, hчш) i знахо-дять лшп перетину цих знижених поверхонь з поверхнею iснуючого покриття.

Для винесення на креслення меж розподшу щебеня будуеться по структурних лiнiях контур си-туацп i заповнюеться вибраним кольором або умовним знаком. Для зручносл будiвельного роз-биття лшп випрямляють, щоб був забезпечений необхвдний мiнiмум потрiбних розмiрiв при вине-сеннi в натуру меж1 розподiлу щебеня на поверхш iснуючого покриття (рис.5).

1.43 LM & ED 16.27 ,

ПК 26+30

8.52 " 20.00 1.27

Рис. 5. Робоче креслення меж розпод^ щебеня на ПК 26 + 80

Об'ем кожного з вирiвнюючих шарiв визначаеться по контуру, обмеженому кромками про1зно1 частини мгж двома шарами: шаром з юнуючою поверхнею i по черзi з кожним з насгупних шарiв, об'ем яких погрiбно визначиги (шар з проектною поверхнею, шар з поверхнею, зниженою на 4 см, шар з поверхнею, зниженою на 10 см). В CT^^i CREDO об'ем в конгурi мiж двома поверхнями обчислюегься як сума об'емiв призм з вертикальними гранями в цьому конгурi. Подставами призм служать трикутники, огриманi проектуванням трiангуляцil (система

трикутнишв, якими описуеться в CREDO цифрова модель поверхш) нижньо! поверхнi на верхню i верхньо! на нижню.

Загальний об'ем вирiвнювання визначаеться як результат обчислення об'ему мiж поверхнею юнуючого покриття i шаром, зниженим на величину посилення.

Похибка розрахунку об'ему вирiвнювання визначаеться, в першу чергу, погршшстю побудовано! цифрово! модел1 дорожнього покриття. При сучасних методах геодезично1 зйомки висотних вiдмiток поверхнi про1'зно1 частини, цифрова модель поверхш покриття з достовiрнiстю 95,4 % будуеться з похибкою 2mH = 0,006 м по висотних ввдмгтках. Це означае, що з пею ж довiрчою вiрогiднiстю 95 %, загальний об'ем вирiвнювання на кожнi 100 м2 ремонтованiй поверхнi може бути визначений з похибкою не вище 100 0,006 = 0,6 м3.

Анал1з рiвностi проектно! поверхнi про1'зно1 частини за показниками поштовхомiру та IRI i

плавностi руху виконуеться так само, як i аналiз нерiвностi юнуючо1 поверхнi про1'зно1' частини.

Висновки

Дослiдження варiантiв проектiв ремонту показали, що економiя засобiв на влаштуванш вирiвнюючих шарiв досягаеться i нарощуванням дорожнього одягу, i частковим розбиранням (фрезеруванням) окремих дiлянок покриття, що також проектуеться на цифрових моделях.

Методика проектування об'емного багатошарового вирiвнювання про1'зно1' частини в проектах ремонту i реконструкци автомобшьних дорiг використовуеться в Украíнi, Роси, Бiлорусi, кранах Прибалтики в 68 проектних органiзацiях.

Досвiд використання в практищ Укрдiпродору методики аналiзу нерiвностей дорожнього покриття засобами CREDO показав обгрунтова-нiсть методологи цього сучасного програмного продукту i його ефектившсть при рiшеннi актуа-льних задач капитального ремонту автомобiльних дорiг та забезпечення пвдвищення рiвностi про1з-но1 частини автомобiльних дорiг та зменшення об'емiв по И вирiвнюванню.

Л^ература

1. Величко Г.В., Фiлiппов В.В. Забезпечення

рiвностi автомобiльних дорiг // Автошляховик Укра1ни. - 2003. - №2. - С. 40-43.

2. Sayers M.W., Karamihas S.M. The little Book of

Profiling. Basic Information about Measuring and Interpreting Road Profiles. - 1998. - 100 p.

3. ДБН В.2.3-4-2000. Споруди транспорту. Авто-

мобшьш дороги. - К.: Держбуд Укра1ни,

2000. - 117 с.

4. ДСТУ Б В.2.3-3-2000 Державний стандарт

Украши. Споруди транспорту. Дороги авто-мобшьш та аеродроми. Методи вимiрю-вання нерiвностей основ i покриттiв. - К.: Держбуд Укра1ни, 2000. - 12 с.

5. Крупа Н.В. Ресурсосберегающие методы

проектирования капитального ремонта дорожных покрытий // Автомобшьш дороги i дорожне будiвництво: Мiжвiдомчий науково-технiчний збiрник - К.: Нацюнальний транспортний унiверситет,

2001. - №62. -366 с.

6. Крупа Н.В., Токарев Л.А., Филиппов В.В.

CREDO: объемное выравнивание проезжей части в проектах капитального ремонта и реконструкции автомобильных дорог // Автомобильные дороги. - 2001. - №10. - С. 50-53.

7. Савенко В.Я., Дми^ев М.М. Лшський Г.£.,

Петрович В.В. Прогресивш технологи i

енергозбереження в дорожньому будiвництвi // Вюник ТАУ та УТУ. - К. -2001. - №5. -

С. 70-81.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рецензент: В.К. Жданюк, професор, д.т.н., ХНАДУ. Стаття надшшла до редакцп 10 липня 2006 р.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.