Материал: 2316

Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В СЛОЖНЫХ

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

1.1. Система организации проектирования дорожных объектов в России

Север играет важную роль в жизни нашей страны. Промышленное освоение новых районов немыслимо без развитой сети автомобильных дорог. Опыт строительства железных и автомобильных дорог в Восточной Сибири (Транссиб, БАМ, «Амур», «Лена» и др.), на севере Западной Сибири, Европейском Севере показывает, что основной научно-технической проблемой строительства и эксплуатации дорог в этих регионах является обеспечение устойчивости земляного полотна и искусственных сооружений в условиях вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания грунтов. Последние десятилетия в отечественной практике проектирования существует тенденция расширения круга вопросов, охватываемых

проектом. В 50 − 60-е годы прошлого века проектировщики часто ограничивались разработкой генерального плана, технологической, архитектур- но-строительной частей и инженерного оборудования. В конце 60-х годов сметы стали обязательным элементом работ, а несколько позже обязательным стал проект организации строительства. В настоящее время, кроме названных разрабатываются также разделы: экологический, проектирование организации демонтажных работ, мероприятия по пожарной безопасности, мероприятия по гражданской обороне и предупреждению чрезвычайных ситуаций, а также иные – по требованию заказчика [15].

Градостроительным кодексом РФ установлены нормы, регулирующие инвестиционный строительный процесс, начиная от инженерных изысканий для подготовки проектной документации и заканчивая выдачей разрешения на ввод объекта в эксплуатацию [38]. Процесс проектирования включает прединвестиционный этап, предпроектный этап и две стадии проектирования: проектной и рабочей документации.

Общая система организации проектных работ в России в основном соответствует зарубежному опыту, отличаясь от принятых в ряде стран систем стадийностью проектных работ. К примеру, в Великобритании выделяют 4 стадии, разделенных на 11 этапов; в США процесс проектирования состоит из 7 стадий, включая «авторский надзор» [125].

Проектно-изыскательские работы по затратам и трудоемкости занимают до 20 % в инвестиционном цикле автомобильной дороги [3], являясь в то же время основным средством обеспечения надежности и экономичности строительно-монтажных работ. Общая структурная схема предпро-

5

ектной работы на уровне Заказчика, представленная в работе [19] в виде обобщенного графа взаимосвязи документов, выявляет роль инженерных изысканий на этих этапах. Логико-информационная модель, отражающая последовательность разработки технического задания на проектирование автомобильной дороги, изображена на рис. 1.1 [15].

Декларация о намерении строительства автомобильной дороги

Исходные данные о назначении объекта, его предполагаемом месте нахождения; общие параметры

Предварительные варианты прохождения трассы. Сравнение вариантов, выбор предпочтительных

Предварительные инженерные изыскания

Сравнение вариантов на основе инженерных изысканий, выполненных расчетов объемов и стоимости

Выбор варианта прохождения трассы

Разработка основных проектных решений

Формирование технического задания на проектирование

Конкурсный отбор проектной организации

Рис. 1.1. Модель принятия решений при формировании технического задания на проектирование [15]

Алгоритм этапа проектных работ на основе разработанного технического задания для неосложненных условий по элементам строящегося объекта можно представить в виде схемы (рис. 1.2).

6

Этапы

5Выбор окончательного проектного решения

6Разработка проекта по этапам: технический проект (ТП), рабочие чертежи (РЧ), проект организации строительства (ПОС), сводный сметно-финансовый расчет (СФР)

Рис. 1.2. Структурная схема проектных работ

ВРекомендациях [110] определен состав и порядок разработки разделов проектной документации для строительства, реконструкции автомобильных дорог и искусственных сооружений, имеющих определенную специфику как линейно-протяженные объекты.

Основой для разработки проектных решений служат инженерные изыскания, проводимые в порядке, определяемом СНиПом 11-02-96 (актуал. редакция 2012 г.) [119] и СП 11 -105-97 [116]. Основные виды инженерных изысканий (инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-геотехнические, инженерно-гидрометеорологические и инже- нерно-экологические) выполняются раздельно или в комплексе [119].

Всоответствии с [87, 110, 155] материалы комплексных инженерных изысканий должны рассматриваться как информационная база для принятия обоснованных и экономичных проектных решений в составе проектной документации на строительство дороги.

На стадии формирования технического задания на проектирование используются данные предварительных инженерных изысканий. На стадии проектирования требуется дополнение и систематизация информации для разработки конструкций земляного полотна по уточненным инженерным изысканиям. На предпроектной стадии решаются задачи, которые

7

могут предотвратить возможные риски на последующих стадиях проектирования и строительства дороги.

По мнению С.М. Ждановой [60], традиционная схема проектирования может успешно применяться при проектировании геотехнических систем «земляное полотно – основание» в обычных условиях, но имеет принципиальные недостатки при проектировании этой системы в условиях вечной мерзлоты. В то же время, по ее мнению [ 60], «методология проектирования может быть усовершенствована с помощью функциональносистемного принципа, который предусматривает комплексный анализ всех элементов существующей системы проектирования земляного полотна и дополнение элементами и методиками, позволяющими осуществлять качественный и количественный контроль проектных решений».

Прежде всего, сложные условия проектирования и строительства дорог в условиях многолетнемерзлых грунтов требуют более глубокой проработки исходной информации по результатам инженерных изысканий. Порядок проведения и состав инженерных изысканий в этих условиях определяются рядом нормативных документов [65, 116, 117].

Врезолюции научно-практической конференции «Особенности строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог в сложных природно-климатических условиях. Инновационные решения, материалы

итехнологии» (Якутия, 2012 г.) [109] отмечается : «С учетом изменившихся условий эксплуатации автомобильных дорог в зоне вечной мерзлоты (связанных с деградацией вечной мерзлоты, вызванной общим потеплением климата), в том числе приводящих к деформациям основания и самих сооружений, рекомендовать Федеральному дорожному агентству рассмотреть возможность разработки Плана мероприятий по совершенствованию методов строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог в условиях вечной мерзлоты, с обеспечением его широкого обсуждения учеными и специалистами и его последующей реализацией в рамках Плана НИОКР Росавтодора».

Втечение 2011 − 2014 гг. по плану НИР Российского дорожного агентства (Росавтодор) ООО «Сибирский инновационный дорожный центр (СибИНДОР)» выполнялась научно-исследовательская работа «Разработка ОДМ “Методические рекомендации по геокриологическому прогнозированию устойчивости дорожных сооружений при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог”» [108]. В работах [8,108] отмечается отсутствие нормативных документов, позволяющих проводить геокриологический прогноз. По данной причине на стадии проектирования земляного полотна могут быть приняты неправильные конструктивные решения. Необходимость глубокого анализа и оценки геокриологической ситуации на трассе автомобильной дороги в целом и

8

на отдельных ее участках для выбора оптимальных в техническом и экономическом отношениях конструкций отмечает В.Г. Кондратьев в работе [74]. Его предложения по мониторингу мерзлотной обстановки на трассе направлены на периодическую оценку состояния дороги с разделением её на участки: «стабильные, потенциально опасные и деформирующиеся».

На наш взгляд этот очень важный тезис предполагает качественно новый подход к анализу результатов инженерных изысканий, предусматривающий разделение дороги на участки с различными характеристиками природных условий.

Основные требования к проектированию и строительству автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты в РФ изложены в СНиП 2.05.02-85* [118, 124], раздел «Земляное полотно в сложных условиях», и ВСН 84-89 [65].

Как показывает зарубежный и отечественный опыт, проблему обеспечения качественного и экономичного строительства дорожных насыпей на мерзлоте невозможно решить без применения прогрессивных конструктивных и организационно-технологических решений.

Внастоящее время проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты в РФ осуществляют, руководствуясь одним из трех принципов [124]:

1) поднятие верхнего горизонта ММГ не ниже подошвы насыпи и сохранение его на этом уровне в течение всего периода эксплуатации дороги;

2) допущение оттаивания грунта деятельного слоя в основании насыпи в период эксплуатации дороги при условии ограничения осадок допустимыми пределами для конкретного типа покрытия;

3) обеспечение предварительного оттаивания вечномерзлых грунтов и осушения дорожной полосы до возведения земляного полотна.

Нормативными документами [65,124,118] определены основные условия применения этих принципов в первой дорожно-климатической зоне (I ДКЗ). В то же время СН иП определил, что «второй принцип проектирования следует применять в качестве основного из конкурирующих вариантов проектирования, оцениваемых по технико-экономическим показателям». Однако при выборе конструктивных решений необходимо руководствоваться рядом критериев, оценивающих не только капитальные вложения, но и дисконтированные эксплуатационные затраты за период срока службы дорожной конструкции [85, 162]. То есть важная роль при назначении конструкции отводится прогнозу ее устойчивости и надежности за период эксплуатации дороги.

Вработах [22,30] рассматриваются возможности оптимизации проектных решений с применением дорожных конструкций переменного ти-

9