Материал: 2316

Рис. 4.11. Схемы конструкций земляного полотна:

а − второй принцип проектирования: 1 − крупнообломочный грунт; 2 − суглинок легкий; 3 − почвенно-растительный слой; 4 − щебенистый грунт с супесчаным

и суглинистым твердым заполнителем до 27,4 %; 5 − дресвяный грунт с супесчаным и суглинистым заполнителем, мерзлый, малольдистый; 6 – верхний горизонт многолетнемерзлых грунтов (ВГММГ);

б − первый принцип проектирования: 1 – крупнообломочный грунт; 2 – суглинок легкий мерзлый; 3, 5 – геотекстиль; 4 – крупнообломочный скальный грунт; 6 – торф; 7 – почвенно-растительный слой; 8 − щебенистый грунт с супесчаным и суглинистым твердым заполнителем до 27,4 %; 9 – ВГММГ до строительства насыпи

(после строительства поднят к основанию насыпи); 10 − дресвяный грунт

ссупесчаным и суглинистым заполнителем, мерзлый, малольдистый

Вэтот же период готовят автозимники и землевозные дороги для эксплуатации в зимний период при строительстве земляного полотна. Должен быть обеспечен водоотвод от земляного полотна путем устройства водоотводных канав в летнее время. В зимнее время устраивают специальные мерзлотные валики. Разработку мерзлых глинистых грунтов и скального грунта осуществляют буровзрывным методом. Строительство нижнего слоя основания по этому варианту предусматривается в следую-

щий летний сезон, укрепленных слоев основания и покрытия − через год. Для упрощения расчетов из всех положительных результатов от

строительства дороги в данном примере учтен только эффект в сфере транспорта, рассчитанный по формуле

где Nt − среднегодовая суточная интенсивность движения в t-м году; c − среднее снижение себестоимости одного автомобиле-километра (при сравнении: старая дорога − новая дорога), тыс.руб.; – количество дней

125

эксплуатации дороги в t-м году; L − протяженность эксплуатируемого участка дороги, км.

Среднесуточная интенсивность движения и прирост интенсивности приняты по проектным данным. Включение других видов доходов (социального и внетранспортного) мало изменит соотношение результатов по двум вариантам, но сократит сроки окупаемости капиталовложений.

Моделирование дисконтированных удельных затрат и доходов из расчета на 1 км участка дороги выполнено за расчетный период 17 лет и представлено на рис. 4.12. По результатам расчета интегрального дисконтированного эффекта преимущество имеет второй вариант.

Рис. 4.12. Интегральный дисконтированный эффект по двум вариантам

Выполненная оценка эффективности проектных решений позволяет сделать следующие выводы:

1.Декомпозиция элементов дорожной конструкции на проектнотехнологические модули, учет особенностей фронтальных и технологических связей между работами в разработанной математической модели календарного планирования позволяют вести вариантное проектирование организации работ при строительстве дорог в условиях многолетнемерзлых грунтов.

2.Использование предлагаемой математической постановки при решении задач структурно-модульного проектирования организации работ при строительстве земляного полотна создает условия для выбора и осуществления эффективных вариантов организации строительства дорог на основе рационального подбора составов отрядов по критерию энергетических затрат, технического нормирования применяемой новой техники

126

в северных условиях. В приведенном примере в результате использования схемы параллельно-поточной организации работ и модульного принципа проектирования индекс доходности увеличился на 14,6 %. Уточнение схем организации работ и расчет экономической эффективности необходимо выполнять в составе ПОС для каждого объекта с учетом природных условий и конструктивных решений.

3. Все дорожные проекты при строительстве на многолетнемерзлых грунтах должны рассматриваться и оцениваться с точки зрения их эффективности при сравнении вариантов дорожных конструкций и методов организации работ на протяжении срока службы до капитального ремонта. Важную роль при этом играет прогнозирование технического состояния дорожной конструкции в период жизненного цикла. Данное обстоятельство требует расширить объемы опытного строительства и длительного наблюдения за состоянием дорог, построенных с использованием различных инновационных решений, в том числе с использованием линейного дорожного районирования трассы дороги по результатам инженерных изысканий.

127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.Разработана модель линейного дорожного районирования на основе системного представления взаимодействия элементов внешней среды с земляным полотном как элементом геотехнической системы. Реализация многоуровневой концептуальной модели, построенной нами по принципу ранжирования доминирующих факторов природной среды: зональных, интразональных, региональных позволяет последовательно по этапам осуществлять декомпозицию объекта (трассы дороги) на природно-климатические зоны, участки линейных дорожных комплексов (ЛДК) в составе зон, участки с региональными особенностями местности

всоставе ЛДК.

2.В качестве инструмента для формирования относительно однородных по природным условиям линейных дорожных комплексов обосновано применение интеграционных алгоритмов многомерной классификации и таксономического анализа. В качестве исходных данных по геокриологическим характеристикам приняты средние значения показателей на пикетах продольного профиля трассы, определенные в результате комплекса инженерных изысканий.

Расчеты в составе проектной документации на трех объектах в I ДКЗ общей протяженностью 47.4 км продемонстрировали повышение однородности природных факторов в пределах линейных дорожных комплексов. Коэффициент вариаций по показателям геокриологических

факторов на ЛДК снижен в 1.5 − 3 раза против средних значений в целом по объектам, вариативность каждого из показателей не превысила 0,3. Верификация модели продемонстрировала повторяемость результатов независимо от условий природной среды по данным инженерных изысканий для разных объектов.

Сопоставление результатов инженерных изысканий и теоретических данных линейного дорожного районирования свидетельствует о достаточно высокой сходимости по всем показателям. Установленные значения коэффициентов линейной корреляции для разных объектов и

показателей находятся в пределах 0,77 − 0.96. Проверка значимости коэффициентов корреляции по Z-преобразованию Фишера и с использованием метода нулевой гипотезы продемонстрировала значимость коэффициентов при доверительной вероятности 0,95.

3. Реализация методики линейного дорожного районирования создала условия для формирования на участках ЛДК однотипных конструктивных решений земляного полотна, которые можно рассматривать в качестве проектно-технологических модулей (ПТМ).

128

Разработанные база данных конструкций земляного полотна на ММГ, алгоритмы и программное обеспечение для ПЭВМ позволяют моделировать варианты конструктивных решений земляного полотна с учетом природных условий на ЛДК, физико-механических свойств материалов в карьерах, зон действия карьеров и других организационнотехнологических факторов. На основе вероятностного подхода к оценке проектных решений и анализа исследований в этой области установлен механизм связи однородности факторов природной среды на ЛДК и качеством проектных решений, связанных с обеспечением нормативных показателей многолетнемерзлых грунтов в основании насыпи земляного полотна. На установление количественной оценки параметров этой связи будут направлены дальнейшие исследования.

4.Сформирован комплекс алгоритмов и программного обеспечения для вариантного проектирования организации строительства земляного полотна с увязкой основного и обеспечивающих производств в сложных природных условиях криолитозоны. В приведенном примере и материалах внедрения в проектах организации строительства использование схемы параллельно-поточной организации работ и модульного принципа проектирования способствовало увеличению индекса доходности в сред-

нем на 14,6 %.

5.Практическое использование методики линейного дорожного районирования и рекомендаций по проектированию взаимоувязанных конструктивных и организационно-технологических решений с использованием математических моделей и методов моделирования в регионах Якутии (Саха) на трех объектах общей протяженностью 47,4 км продемонстрировало эффективность предлагаемых теоретических и практических решений.

Дальнейшие исследования связаны с установлением количественных характеристик влияния однородности природной и геокриологической среды на качество и надежность проектных решений, совершенствованием программного обеспечения процессов линейного районирования на основе материалов инженерных изысканий.

129