employee from 01.01.2000 until now
Penza, Penza, Russian Federation
employee from 01.01.2000 until now
Penza, Penza, Russian Federation
student
Penza, Penza, Russian Federation
student
Penza, Penza, Russian Federation
UDK 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
GRNTI 67.01 Общие вопросы строительства
GRNTI 67.21 Инженерные изыскания в строительстве
OKSO 08.04.01 Строительство
OKSO 08.02.02 Строительство и эксплуатация инженерных сооружений
OKSO 08.02.05 Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов
BBK 38 Строительство
BBK 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
BISAC ARC024000 Buildings / General
The geological structure, hydrogeological conditions were evaluated and the main indicators of the engineering and geological properties of the base soils at the construction site of the federal highway were determined. The designed section of the road crosses the existing field roads. To pass field roads, an artificial construction device is required. A feasibility study of three options for the construction of a reinforced concrete culvert, a single-span overpass and a two-span tunnel type overpass has been completed. The advantages and disadvantages of each of the considered options for structures are analyzed. As a recommended option, a monolithic reinforced concrete pipe device is provided. The corresponding conclusions and recommendations are given.
engineering structures, technical and economic comparison, culvert
Целью при строительстве участка федеральной трассы явилась разработка оптимально обоснованных в экономическом, технологическом и конструктивном плане решений. Рассматриваемый участок автомобильной дороги пересекает существующие полевые дороги. Для пропуска полевых дорог устраивается искусственное сооружение в створе с полевой дорогой направления от села Сушки и других близлежащих населенных пунктов к железнодорожной платформе
Участок строительства расположен в междуречье рек Прони и Пары (северной части Окско-Донской низменной равнины), в центральной части Русской равнины. В геоморфологическом плане проектируемый участок автодороги в целом расположен в пределах возвышенной поверхности с чередованием междуречных морено-лессовых плато и долинных понижений.
Автодорога проходит по эрозионно-аккумулятивной полого-наклонной поверхности второй, третьей и четвертой надпойменных террас р. Проня, расчлененной густой сетью мелких постоянных и временных водотоков.
Геологическое строение рассматриваемой территории характеризуется развитием современных техногенных и осадочных четвертичных отложений (табл.1) [1].
Таблица 1
Инженерно-геологические условия участка строительства трассы
|
№ п/п |
Геологи ческий индекс |
Наименование |
Мощность, м |
|
1 |
t QIV |
Техногенные отложения (асфальтобетон, бетонная плита, щебень, песок) |
2,0 |
|
2 |
vd QIV |
почвенно-растительный слой, преимущественно супесчаный, местами суглинистый |
0,3 |
|
3 |
а QIV |
разнозернистые, местами глинистые пески с линзами суглинков и содержанием гравия до 3% |
1,1÷2,0 |
|
4 |
L,ep QII-III |
пылеватые суглинки с тонкими линзами песков |
0,4÷1,1 |
|
5 |
al-l QII-III |
песчанистые суглинки и разнозернистые пески, с содержанием гравия до 1% |
5,8 |
|
6 |
a, f, lg QII |
разнозернистые пески и песчанистые суглинки, с содержанием гравия до 1%. |
2,5÷4,8 |
|
7 |
f, lg QII |
разнозернистые пески и песчанистые суглинки, с содержанием гравия до 2%. |
6,0 |
|
8 |
a, f QI-II |
песчанистые суглинки и разнозернистые слабоглинистые пески, с содержанием гравия до 2-3%. |
11,0 |
|
9 |
К1 |
алевриты с включениями фосфоритов, гальки и гравия песчаников. |
1,0÷3,0 местами до 8,0 |
|
10 |
J3 |
пылеватые глины с остатками флоры и фауны. |
вскрытая мощность более |
Подземные воды на участке изысканий вскрыты отдельными скважинами на глубинах 0,6-6,4 м от поверхности земли. Подъем уровня подземных вод связан с инфильтрацией атмосферных осадков в период интенсивного снеготаянья и в период прохождения ливневых осадков лета и осени, может достигать 0,5 м. Подземные воды, в основном обладают гидрокарбонатным кальциевым составом, кислой и щелочной реакцией и являются преимущественно умеренно жесткими и жесткими, местами слабоагрессивны по отношению к бетону, в открытом водоеме и для напорных сооружений, слабоагрессивны к арматуре железобетонных конструкций при периодическом смачивании и среднеагрессивны к металлическим конструкциям.
На участке изысканий нормативная глубина промерзания для песчаных грунтов составляет 1,59 м, а для глинистых грунтов – 1,30 м. Согласно норм расчетная глубина промерзания песчаных грунтов не превышает 1,74 м, а глинистых – 1,43 м. Глубина заложения фундаментов инженерных сооружений должна быть не менее расчетной глубины промерзания грунтов.
Сравнение вариантов решения
Вариант №1.
В качестве рекомендованного варианта предусмотрено устройство монолитной железобетонной трубы, длиной 46,2 м. Согласно [2, 3] габарит принят 6,0х4,5 м в свету. Ось проектируемого сооружения расположена под углом 90° к оси проектируемой автодороги технической категории IB. Труба запроектирована под нагрузку Н14, изготовляется из тяжелого бетона класса В30, F300, W6.
Фундамент трубы принят на естественном основании. Несущим слоем является супесь. Фундаментная плита из монолитного бетона класса B25, F300, W6 толщиной 0,4 м устраивается на уплотненной щебеночной подушке толщиной 1,0 м. Дно котлована уплотняется тяжелыми катками.
На входе и выходе из трубы устраиваются монолитные железобетонные оголовки. Оголовки изготовляются из тяжелого бетона класса В30, F300, W6. Оголовок состоит из монолитной портальной стенки и открылков. Открылки расположены под углом в 200 относительно продольной оси сооружения.
В трубе устраивается ездовое полотно. Полотно состоит из двухслойного асфальтобетонного покрытия толщиной 70 мм, защитного слоя толщиной 40-80 мм и гидроизоляции оклеечного типа толщиной 5,5 мм. Отвод воды из трубы осуществляется за счет поперечного двухскатного уклона величиной 20%o и продольного уклона величиной 5%o. По бортам вдоль трубы утраиваются штрабы с заполнением битумной мастикой.
Поверхности трубы, соприкасающиеся с грунтом, покрываются двухслойной битумной гидроизоляцией оклеечного типа. Поверх гидроизоляции устанавливают защитные стенки из асбестоцементных плит [4]. На перекрытии устраивается защитный слой толщиной 6 см из бетона B25,F300,W6. Фундаменты и оголовки трубы, соприкасающиеся с грунтом, покрываются битумной мастикой за два раза. Видимые поверхности трубы и оголовков покрываются краской ПХВ в два слоя.
С целью обеспечения сохранности конструкции и изоляции трубы, производится засыпка ее грунтом на высоту 0,5 м над верхом трубы сразу после окончания ее сооружения. Засыпка производится песчано-гравийной смесью одновременно с обеих сторон слоями толщиной 15-20 см с тщательным послойным уплотнением. Уклон конуса засыпки должен быть не круче 1:5.
Укрепления трубы запроектированы применительно типовому проекту [5]. Укрепление откосов насыпи на входе и выходе трубы выполнено из монолитного бетона класса B20, F200, W6 толщиной 8 см по слою щебня 10 см. Согласно [3] полевая дорога укрепляется на 10 м на входе и выходе. Конструкция дорожной одежды на входе и выходе из трубы выполнена из мелкозернистого асфальтобетона толщиной 5 см, щебня толщиной 25 см и слоя песка толщиной 60 см.
На конусах насыпи проектируемой автодороги на входе и выходе трубы предусмотрены лестничные сходы высотой h=6,0 м. Лестничные сходы запроектированы применительно к типовому проекту [6]. Фундаменты лестничных сходов выполнены из бетона класса B20, F200, W6.
Безопасность движения автотранспорта по участку автодороги в соответствии с [7] достигается установкой на разделительной полосе металлического оцинкованного барьерного ограждения удерживающей способности и ограждения устанавливаемого у бровок дороги удерживающей способности уровня. Установка дорожного ограждения принята как для дорог 1B технической категории.
К достоинствам данного варианта относится:
- наименьшая по сравнению с представленными вариантами стоимость СМР.
- сокращение сроков СМР относительно вариантов №3 и №2;
- устройство естественного основания;
- отсутствие разрывов в проезжей части дороги.
К недостаткам можно отнести:
- изготовление индивидуальной опалубки;
- устройство большего котлована по сравнению с вариантами №3 и №2.
Вариант №2
В данном варианте рассмотрена однопролётная схема путепровода 1,0х21,0 м. Длина балки 21,0 м обеспечивает горизонтальный габарит 6,0 м и вертикальный габарит 4,5 м для пропуска полевых дорог, в соответствии со [3]. Пролетное строение состоит из железобетонных предварительно напряженных балок длиной 21,0 м. Пролетное строение запроектировано под габарит проезжей части в соответствии с [7] для дорог категории IВ.
Крайние опоры запроектированы стоечного типа на свайном основании. Диаметр стойки принят 0,8 м. По верху стойки объединены железобетонным ригелем. Фундамент состоит из монолитного железобетонного ростверка на свайном основании. Сваи мостовые железобетонные призматические сечением
Крайние опоры и выполнены из монолитного железобетона.
К достоинствам варианта относится:
- применение типовых балочных сборных конструкций;
- устройство минимального котлована по сравнению с вариантами №1 и №3;
- меньшая по сравнению с вариантом №3 стоимость строительно-монтажных работ.
К недостаткам относится:
- большая, по сравнению с вариантом № 1, стоимость строительно-монтажных работ;
- устройство свайного основания;
- устройство разрывов проезжей части дороги.
Вариант №3
В данном варианте рассмотрена двух пролетная схема путепровода тоннельного типа 1х7,5 м. Длина балки 7,5 м обеспечивает горизонтальный габарит 6,0 м и вертикальный габарит 4,5 м для пропуска полевых дорог, в соответствии с [3]. Пролетное строение из железобетонных каркасных балок, длиной 7,5 м.
Крайние опоры путепровода запроектированы в виде обратных стенок. Фундамент опор на свайном основании. Сваи мостовые железобетонные призматические сечением
Для поддержания откосов насыпи, в сочетании с крайними опорами сооружаются подпорные стены. Фундамент подпорных стен на свайном основании.
Крайние, промежуточные опоры и подпорные стенки выполнены из монолитного железобетона.
К достоинствам варианта относится:
- сокращение длины пролетного строения на 13 м по сравнению с вариантом №2;
- применение типовых балочных сборных конструкций.
К недостаткам относится:
- большая, по сравнению с вариантом №1 и №2 стоимость строительно-монтажных работ;
- устройство свайного основания;
- устройство разрывов проезжей части дороги.
Ниже в табл.2 приведено технико-экономическое сравнение рассмотренных вариантов путепровода.
Технико-экономическое сравнение вариантов путепровода Таблица 2
|
№ п/п |
Наименование
|
Вариант I
|
Вариант II |
Вариант III |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
Схема сооружения, м |
Труба 6х4,5м |
Путепровод 1х21,0 |
Путепровод 1х7,5 |
|
2
|
Длина сооружения, м |
46,2 |
26,1 |
45,76 |
|
3 |
Сравнительная стоимость СМР, тыс.руб. в ценах 2000 г, м2 |
5,74 |
12.80 |
9,80 |
|
4 |
Всего Сравнительная стоимость СМР, тыс.руб. в ценах
|
1933,3 |
2836,2 |
2855,1 |
Вывод: На основании технико-экономического сравнения вариантов проектом предусматривается сооружение монолитной железобетонной трубы длиной 46,2 м, на естественном основании.
1. Koshkina N. V., Khryanina O. V., Astafiev M. V. Engineering-geological assessment of Quaternary deposits of Penza region / / Actual problems of modern Foundation building with energy-saving technologies: materials of the IV International conference.- pract. Conf. Penza: Izd-vo PGWS, 2014. Pp. 53-56.
2. SP 24.13330.2011. Pile foundation. Updated version of SNiP 2.02.03-85 (with Ed. N 1, 2, 3). Date of introduction 2011-05-20.
3. SP 35.13330.2011 Bridges and pipes. Updated version of SNiP 2.05.03-84* (with Ed. N 1). Date of introduction 2011-05-20.
4. GOST 18124-2012 flat chrysotile cement Sheets. Technical conditions (with Ed. N 1). Date of introduction 2013-07-01.
5. Series 2337. Cipher 2337. Strengthening of channels, cones and slopes of an embankment at small and average bridges and culverts. Model series (Project documentation) No. 2337 dated 08 August 2012.
6. GOST R 52289-2004. Technical means of traffic management. Rules for the use of road signs, markings, traffic lights, road fences and guide devices (with Ed. 1, 2, 3). Date of introduction 2006-01-01.
7. GOST R 52748-2007. Public roads. Normative loadings, design schemes of loading and dimensions of approximation. Date of introduction 2008-01-01.
