Грунтобетоны с использованием комплекса вяжущих и зол-уноса для дорожного строительства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Безродных Андрей Александрович

• Безродных Андрей Александрович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Безродных Андрей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Способы укрепления грунтов для устройства оснований

дорожных конструкций

1.2 Вяжущие, применяемые для укрепления грунтов

в зависимости от их состава

1.3 Опыт использования отходов производств

для укрепления грунтов

1.4 Механизмы структурообразования при укреплении грунтов

1.5 Выводы

2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1 Методы исследований

2.2 Характеристика применяемых материалов

2.2.1 Золы-уноса

2.2.2 Глинистые грунты

2.2.3 Органическое связующее

2.2.4 Минеральное вяжущее

2.3 Выводы

3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ КОМПЛЕКСОМ ВЯЖУЩИХ С ДИСПЕРСНЫМИ АКТИВНЫМИ ДОБАВКАМИ

3.1 Свойства глинистых грунтов как основы для грунтобетона

3.2 Эффективность стабилизирующих добавок при укреплении грунта минеральным вяжущим

3.3 Теоретическое обоснование использования комплекса вяжущих

с дисперсными модификаторами для укрепления грунта

3.4 Дизайн эксперимента по разработке грунтобетона

с комплексом вяжущих и дисперсными активными добавками

3.5 Свойства вяжущих с дисперсными активными добавками

3.6 Выводы

4 СОСТАВ И СВОЙСТВА ГРУНТОБЕТОНА

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСА ВЯЖУЩИХ И ЗОЛЫ-УНОСА

4.1 Особенности взаимодействия в модельной системе

«грунт - цемент - зола-уноса»

4.2 Особенности взаимодействия в модельной системе

«грунт - битумная эмульсия - зола-уноса»

4.3 Подбор составов грунтобетона на основе комплекса вяжущих

с добавкой золы-уноса

4.4 Свойства грунтобетона с комплексом вяжущих

и золой-уноса

4.5 Структурные особенности грунтобетона

4.6 Выводы

5 ТЕХНОЛОГИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ КОМПЛЕКСОМ ВЯЖУЩИХ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗОЛ-УНОСА

ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

5.1 Расчет конструкций дорожных одежд с использованием укрепленных грунтов

5.2 Технологические особенности комплексного укрепления глинистых грунтов с использованием золы-уноса

5.3 Моделирование процесса работы нижнего слоя основания из комплексно укрепленного грунта с добавкой золы-уноса

в зависимости от воздействующей нагрузки

5.4 Технико-экономическое обоснование устройства оснований автомобильных дорог из комплексно укрепленного грунта

5.5 Внедрение результатов работы

5.6 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Протоколы расчета конструкций

дорожной одежды

Приложение Б. Локальные сметные расчеты

Приложение В. Титульный лист рекомендаций по использованию золы-уноса при комплексном укреплении

глинистых грунтов

Приложение Г. Титульный лист стандарта организации

Приложение Д. Титульный лист технологического регламента

на устройство основания автомобильной дороги

Приложение Е. Акт об апробации результатов работы

Приложение Ж. Акт об испытаниях

Приложение И. Протокол о намерениях

Приложение К. Справка о внедрении результатов работы

в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Грунтобетоны с использованием комплекса вяжущих и зол-уноса для дорожного строительства»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Национальным проектом «Безопасные и качественные автомобильные дороги» в качестве одной из приоритетных задач развития транспортной сети Российской Федерации обозначено существенное увеличение доли автомобильных дорог регионального значения и городских агломераций при использовании местных сырьевых ресурсов и общем снижении стоимости дорожного строительства.

В настоящее время в качестве практически безальтернативного материала для устройства оснований автомобильных дорог используется щебень. Однако, учитывая дефицит и высокую стоимость традиционных каменных материалов, весьма важно применение альтернативных подходов к проектированию дорог с учетом возможностей улучшения технико-эксплуатационных свойств и минимизации стоимостных показателей строительных объектов. Для обеспечения общих темпов строительства, что особенно актуально в регионах, характеризующихся дефицитом каменного сырья, при сниженных затратах, более целесообразным является использование возможностей базового основания - грунтов различного генезиса, состава и свойств. Однако, ввиду специфики свойств грунтов (высокая проницаемость, сорбционная емкость, низкая прочность и др.) необходимо их укрепление для повышения физико-механических характеристик и обеспечения надежности и долговечности дорожной конструкции в целом. При этом комплексное укрепление вяжущими различного состава при использовании активных дисперсных добавок (зол-уноса) может обеспечить увеличение физико-механических и эксплуатационных свойств консолидированного грунтокомпозита.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ «Аспиранты» 19-38-90091; гранта Президента РФ НШ-2584.2020.8; программы развития «Прио-ритет-2030».

Степень разработанности темы. К настоящему моменту сформирован существенный объем практикоориентированных работ, предлагающих укрепление

грунтов минеральными вяжущими, добавками различного состава, а также их комплексами. Существующие способы укрепления грунтов можно условно разделить на физические (термическое закрепление, электроосмос, понижение уровня грунтовых вод и др.), механические (армирование геосинтетическими материалами, набивание свай и др.) и химические (модификация структуры и свойств грунта: силикатизация, смолизация, цементация и др.). При этом в работах, как правило, приводятся результаты состава (рецептуры) на физико-механические свойства грунта без исследования специфики химического воздействия активных компонентов на системы с различными химико-минеральными параметрами.

Более целесообразным с технико-экономических позиций является подход, предусматривающий использование традиционных для дорожно-строительной отрасли вяжущих - в части совмещения их потенциала, и применения активных компонентов, оказывающих модифицирующее воздействие на вяжущие. Это в комплексе обеспечит получение грунтобетона с заданными свойствами. Однако, оценка эффективности и вопросы взаимного влияния химико-минеральных и морфологических параметров дисперсных компонентов (грунта и зол-уноса) и вяжущих (минерального и органического) при структурообразовании грунтобетона остаются не изученными.

Цель работы. Разработка научно обоснованного технологического решения, обеспечивающего получение грунтобетона с использованием комплекса вяжущих и активного компонента, для устройства оснований автомобильных дорог, обладающих улучшенными физико-механическими характеристиками.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

- изучение физико-механических и физико-химических свойств, структурных особенностей и поверхностных свойств глинистых грунтов как микрогетерогенной системы, являющейся базовым сырьем для получения грунтобетонов;

- исследование особенностей и установление механизмов взаимодействия в системе «грунт - вяжущее (цемент/битумная эмульсия) - зола-уноса» с учетом состава и свойств базовой (глинистой) матрицы и алюмосиликатного техногенного сырья (зол-уноса) различного состава как активного компонента;

- установление закономерностей структурообразования и зависимостей, связывающих свойства грунтобетона с составом и свойствами исходных глинистых грунтов с комплексом вяжущих в присутствии зол-уноса; технологическими параметрами и рецептурными факторами получения смесей;

- разработка нормативно-технической документации для реализации результатов исследований; промышленная апробация.

Научная новизна работы. Обосновано и экспериментально подтверждено технологическое решение, обеспечивающее получение грунтобетона с повышенными физико-механическими и эксплуатационными характеристиками за счет применения комплекса вяжущих и зол-уноса в качестве активных дисперсных компонентов. Совместное использование минерального (цемент) вяжущего и органического (битумная эмульсия) связующего с добавкой кислой золы-уноса как активного пуццоланового и структурирующего компонента обеспечивает комплексное физико-химическое воздействие с получением плотного композита с повышенными по сравнению с исходными грунтами прочностью на сжатие (в 2,7-3,3 раза) и водостойкостью.

Предложена феноменологическая модель структурообразования грунтобетона. Смешение глинистого грунта и минерального вяжущего при замене части цемента на золу-уноса с дальнейшим увлажнением смеси приводит к частичному поглощению свободной жидкости с растворенным в ней гидроксидом кальция (продуктом гидратации цемента), частицами слоистых алюмосиликатов грунта, что обусловлено их высокой сорбционной емкостью. В процессе твердения происходит постепенное высвобождение жидкости в поровое пространство композита и связывание свободного портландита с кислой золой-уноса в результате пуццолановой реакции с формированием развитой сетки из гидратных соединений различного состава и морфологии, что обусловлено высокой концентрацией кислотных бренсте-довских центров на поверхности частиц золы. Непрореагировавшая зола выступает селективными центрами адсорбции эмульсии, обеспечивая равномерное распределение битумных пленок в объеме композита без физической сорбции глинистыми

частицами. В результате формируется пространственная конденсационно-кристал-лизационная структура, без агрегирования глинистых частиц, обеспечивающая консолидацию гетерогенной системы с получением плотного, прочного и водостойкого грунтобетона при сниженных ресурсозатратах.

Установлены закономерности влияния состава грунтобетона (доли минерального вяжущего, органического связующего и золы-уноса) на его физико-механические свойства, позволяющие осуществить многокритериальную оптимизацию и установить рациональные границы варьирования рецептурно-технологических факторов при проектировании грунтобетонов для устройства укрепленных оснований автомобильных дорог.

Теоретическая и практическая значимость работы. Дополнены теоретические представления о процессах структурообразования грунтобетонов при использовании комплекса вяжущих - цемента и битумной эмульсии, в сочетании с кислой золой-уноса как регулятора структурообразования композита, обеспечивающие формирование плотной прочной консолидированной матрицы с повышенной водостойкостью при сниженном расходе цемента. Установлены закономерности влияния состава и свойств грунтов при укреплении комплексом вяжущих с зо-лой-уноса на структурные параметры и характеристики грунтобетонов с их использованием, дополняющие систему структурной методологии строительного материаловедения.

Разработаны составы грунтобетона на основе суглинков тяжелых и легких песчанистых с комплексом вяжущих и золой-уноса, позволяющие получать композиты прочностью на сжатие: при температуре 20 оС - 4,5-4,7 МПа; водонасыщен-ных образцов - 2,8-3,1 МПа; на растяжение при изгибе водонасыщеных образцов - 1,7-1,9 МПа; набуханием 0,9-1,2 %; коэффициентом морозостойкостью 0,9-1,2.

Предложена технология устройства оснований автомобильных дорог на основе глинистых грунтов, укрепленных комплексом вяжущих с золой-уноса. Произведен расчет конструкции дорожной одежды с использованием укрепленного грунта для III категории автомобильных дорог.

Установлен характер распределения демпфирующих нагрузок от колесного транспорта в нижнем слое основания дорожной одежды, устраиваемого из комплексно укрепленного грунта с добавкой золы-уноса, с учетом параметров конструкции, соответствующей III технической категории.

Методология и методы исследования. Методологической основой работы являлся комплексный анализ системы «грунт - цемент/битумная эмульсия - зола-уноса» в части оценки влияния состава и свойств исходных материалов на свойства и структуру композита с учетом структурно-минеральных особенностей глинистого компонента - как базовой матрицы, и функциональных свойств зол-уноса различных типов - как модифицирующего компонента вяжущих различного химического состава. Идея базируется на известной роли органических и минеральных компонентов при создании грунтобетонов для дорожного строительства.

Основные физико-механические и физико-химические показатели сырьевых и синтезированных материалов изучали как в соответствии со стандартными методиками, так и методиками, представленными в научной литературе. При оценке свойств разработанных грунтобетонов руководствовались ГОСТ 30491-2012 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства» (согласно таблице 4 для укрепленных грунтов).

Положения, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение технологического решения, обеспечивающее получение грунтобетонов с повышенными физико-механическими характеристиками за счет использования комплекса вяжущих и зол-уноса в качестве активных дисперсных компонентов;

- феноменологическая модель структурообразования грунтобетона с комплексом вяжущих и золой-уноса;

- закономерности влияния рецептурных факторов на физико-механические свойства грунтобетона;

- рациональные составы, свойства грунтобетона и технологические основы устройства оснований дорожных одежд с их использованием;

- характер распределения демпфирующих нагрузок от колесного транспорта в нижнем слое основания дорожной одежды. Результаты апробации.

Степень достоверности полученных результатов обеспечивается использованием современных стандартных методов исследований, реализованных на высокотехнологическом оборудовании, позволяющем выполнять исследования на высоком уровне прецизионности. Результаты подкреплены теоретическими и экспериментальными исследованиями и промышленными испытаниями, которые не противоречат общепризнанным научным фактам и работам других авторских коллективов.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на: VIII Всероссийской школе молодых ученых «Экспериментальная минералогия, петрология и геохимия» (Черноголовка, 2017-2019); Международной научно-практической конференции «Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона» (Саратов, 2018, 2019); Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию БГТУ им. В.Г. Шухова «Наукоемкие технологии и инновации» (Белгород, 2019); Всероссийской научно-практической конференции Высшей инженерной школы САФУ «Инженерные задачи: проблемы и пути решения» (Архангельск, 2019, 2021); Национальной с международным участием научно-практической конференции студентов, аспирантов, учёных и специалистов «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе» (Тюмень, 2020).

Внедрение результатов исследований. Апробация технологии получения укрепленного грунта с использованием комплекса вяжущих и золы-уноса осуществлена на участке нового строительства протяженностью 0,2 км при строительстве переходно-скоростных полос автомобильной дороги «Северо-Западный обход Белгорода».

Для широкоформатного внедрения результатов работы разработаны нормативные документы: рекомендации по использованию золы-уноса при комплексном укреплении глинистых грунтов; стандарт организации СТО 0206633-047-2021 «Грунты, укрепленные комплексом вяжущих с добавкой золы-уноса, для дорожного

строительства. Технические условия»; технологический регламент на устройство основания автомобильной дороги из комплексно укрепленного грунта с добавкой золы-уноса с использованием ресайклера.

Теоретические положения, результаты научно-исследовательской работы и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке бакалавров направления 08.03.01 - «Строительство» образовательных программ «Автомобильные дороги и аэродромы», «Экспертиза и технологии перспективных материалов»; магистров направлений 08.04.01 - «Строительство» образовательной программы «Автомобильные дороги»; специалистов по направлению 08.05.02 -«Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей» профиль «Строительство (реконструкция), эксплуатация и техническое прикрытие автомобильных дорог».

Публикации. Основные положения работы изложены в 20 публикациях, в том числе 5 - в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК РФ; 2 - в изданиях, индексируемых в базе данных Scopus.

Личный вклад. Автором проведено теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение эффективности совместного использования вяжущих различного состава в комплексе с золой-уноса для укрепления глинистых грунтов. Выполнен комплекс экспериментальных исследований с последующей обработкой и анализом полученных результатов. Принято участие в апробации результатов работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, пять глав, заключение, список литературы и приложения. Диссертация изложена на 228 страницах машинописного текста, включающего 38 таблиц, 62 рисунка, список литературы из 188 источников, 10 приложений.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

На сегодняшний день дорожно-строительная отрасль страны является одним из важнейших направлений стратегического развития. С целью улучшения транс-портно-логистической системы на территории государства разработана стратегия, для реализации которой требуется модернизация существующих и разработка новых решений, в том числе позволяющих оптимизировать процесс ремонта, реконструкции существующих и строительства новых автомобильных дорог. Так в рамках Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года (от 27 ноября 2021 года № 3363-р) [1] с 2018 года реализуется национальный проект «Безопасные качественные дороги» [2], призванный не только модернизировать транспортную сеть РФ, но и повысить качество жизни населения. В рамках проекта осуществляется строительство новых современных магистралей, мостов и путепроводов с применением современных технологий, материалов и интеллектуальных транспортных систем, вследствие чего повышается качество транспортной инфраструктуры. В реализуемом национальном проекте участвует 84 региона (рисунок 1.1), в том числе и Белгородская область.

Рисунок 1.1 - Реализация национального проекта «Безопасные качественные дороги» [2]

В начале реализации национального проекта (2018 г.) [2] протяженность автомобильных дорог регионального значения, соответствующих нормативным требованиям на территории субъектов страны составляла лишь 43,1 % (рисунок 1.2), а к 2024 году планируется увеличить эту цифру на 8 %.

ДОЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ РЕГИОНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ,

СООТВЕТСТВУЮЩИХ НОРМАТИВНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ {%)

Базовое значение 2019 2021 2024

Рисунок 1.2 - Прирост автомобильных дорог, соответствующих нормативным требованиям [2]

На территории Белгородской области в текущем 2022 году ведутся работы по ремонту на 96 объектах транспортной инфраструктуры и по капитальному ремонту - на 8 объектах (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Общий объем работ на территории Белгородской области в рамках национального проекта на 2022 год [2]

За период действия проекта приведено в соответствие требованиям и введено в эксплуатацию более 300 км автомобильных дорог, среди которых: 1 объект после капитального ремонта; 5 объектов после завершения строительства; 154 объекта после ремонта. К завершению строительного сезона в 2022 году планируется ввод в эксплуатацию более 100 км автомобильных дорог, приведенных к нормативным требованиям.

Высокие темпы строительных и ремонтных работ требуют большого количества сырьевых материалов, среди которых наиболее востребованными в дорожном строительстве являются щебень и песок, т.к. они применяются во всех конструктивных слоях дорожной одежды. Однако, учитывая дефицит и высокую стоимость традиционных каменных материалов, очень важно применение альтернативных подходов к проектированию дорог с учетом возможностей улучшения технико-эксплуатационных свойств и минимизации стоимостных показателей строительных объектов. Для обеспечения общих темпов строительства, что особенно актуально в регионах с суровыми климатическими условиями и характеризующихся дефицитом каменного сырья, при сниженных затратах, более целесообразным является использование возможностей базового основания - грунтов различного генезиса, состава и свойств. Однако, ввиду специфики свойств грунтов (высокая проницаемость, сорбционная емкость, низкая прочность и др.) необходимо их укрепление для повышения физико-механических характеристик и обеспечения надежности и долговечности дорожной конструкции в целом.

Многолетним практическим опытом обоснована эффективность использования местного базового материала - грунта - в качестве основания дорожной одежды за счет технологий его модифицирования и укрепления без использования дорогостоящих, зачастую дефицитных каменных материалов [3-5].

Однако, вопросы влияния состава грунта, вида вяжущего и особенностей структурообразования грунтобетона на основе обозначенных компонентов, в том числе с учётом использования вяжущих различного типа твердения, все еще не до конца изучены.

1.1 Способы укрепления грунтов для устройства оснований дорожных конструкций

История транспортного строительства берет начало в 20-х годах XX века, когда началось активное распространение транспортных средств среди населения. Это повлекло за собой активный поиск способов и решений, позволяющих получать ровную прочную поверхность дороги устойчивую как к воздействию нагрузок, так и изменению климатических условий. При этом первые дороги были грунтовыми, а согласно имеющимся данным как, тогда еще, в Советском Союзе, так и за рубежом (США, Германия) укрепление их проводили с использованием неорганических связующих (известь, цемент). К середине XX в. Это стало стандартным способом строительства дорог.

Согласно имеющимся данным основоположниками разработки способов укрепления грунтов и методов их улучшения как с использованием неорганических, так и органических вяжущих в Советском Союзе стали профессора Н.Н. Иванов, В.В. Охотин, П.А. Замятченский, М.М. Филатов, А.К. Бируля, М.И. Волков, С.М. Муравлянский [6-8].

В наше время в строительной отрасли также довольно часто возникает проблема повышения эффективности слабых грунтов. Как правило, требуется повышение их несущей способности и снижение деформируемости, что предусматривает преобразование их физико-механических свойств. На сегодняшний день сформирована огромная база методов закрепления грунтов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. При этом область применения того или иного метода ограничивается принадлежностью грунта к конкретному классу и его разновидностью, а также с учетом функционального назначения укрепленных грунтов (рисунок 1.4) [9].

Существующие способы укрепления грунтов условно делят на физические [10-23], механические [24-33] и химические [34-51]. В дорожном строительстве наиболее часто применяют разновидности механических (уплотнение - механизи-

рованное трамбование; с использованием волокнистых материалов) или химических (укрепление грунта по плоскости) методов или же их комплекс в зависимости от исходного сырья и конечной цели.

Рисунок 1.4 - Методы укрепления грунтов в строительстве

Грунты в своём природном состоянии имеют небольшую прочность и повышенное содержание влаги из-за небольшого количества контактов сцепления между частицами грунта, что приводит к высокой деформативности под действием нагрузок от движущегося транспорта. Это ухудшает качество покрытий автомобильных дорог, так как происходит нарушение вышележащих слоев конструкции.

Среди механических методов укрепления грунта к наиболее дешевым и доступным следует относить уплотнение, заключающееся в механизированном трамбовании. Этот метод предусматривает использование различных механизмов (рисунок 1.5): кулачковые катки, гладковальцовые катки и уплотнители. Механическое укрепление грунта путем трамбования позволяет несущественно увеличить прочность грунта, при этом следует учитывать, что для максимального уплотнения слоя необходимо обеспечивать оптимальную влажность грунта. Как правило указанный метод используют для укрепления несвязных (песчаных, пес-чано-гравелистых) грунтов при небольшой толщине слоя, в частности для подго-

товки подстилающего слоя к возведению вышележащих конструктивных слоев основания и покрытия. В данном случае структура грунта не изменяется, что неблагоприятно отражается на устойчивости подстилающего слоя к воздействию внешних факторов. Если же механизированное трамбование, по каким-либо причинам, применить невозможно, то используются другие методы укрепления или производится замена слабого грунта на более прочный материал.

Рисунок 1.5 - Механизмы

для уплотнения грунта: а)самоходный кулачковый каток; б)само-ходный гладковальцовый каток; в) прицепной кулачковый каток; г) прицепной гладковальцовый каток; д) уплотнитель.

Если речь идет о глинистых, просадочных, техногенных грунтах, эксплуатируемых на территориях со сложными гидрогеологическими климатическими условиями, применяют материалы, относящиеся к семейству геосинтетиков (рисунок 1.6). Геосинтетические материалы представляют собой полотна, состоящие из по-

лимерных компонентов [14]. При этом каждая разновидность семейства геосинтетиков обладает определенными свойствами и функционалом.

Рисунок 1.6 - Семейство геосинтетиков: а) геотекстиль, б) геосетка, в) георешетка, г) геоматрицы

Геотекстиль представляет собой полимерный тканый и нетканый материал, обеспечивающий разделение конструктивных слоёв и защиту слоя грунта от повреждений [15]. Тканые геотекстили - это синтетические ленты, в дорожном покрытии действующие как арматура, повышая сопротивление колееобразованию и растягивающим нагрузкам, уменьшая при этом толщину слоя из-за дренажной и фильтрационной способности геотекстиля [16]. Нетканый, как и тканый, геотекстиль состоит из синтетических волокон, обладающий дренажно-фильтрационными свойствами.

Для увеличения устойчивости грунта к возникновению трещин и ям применяют геосетки, принимающие основную часть распределяют её по площади грунтового слоя [17]. Геосетки применяют для переувлажнённых грунтов, где они выступают в роли защитной и армирующей прослойки, обеспечивающие устойчивость грунта при приложенных нагрузках [18].

Наиболее распространённым материалом для усиления грунта среди геосинтетиков является георешётка. При усилении грунта с применением георешётки заполняют её ячейки грунтом, в результате чего увеличивается срок эксплуатации слоя из укрепленного грунта [19, 20].

Геоматрицы позволяют так же позволяют использовать слабые грунты не способные выдержать нагрузок. Однако в отличии от георешеток ячейки геоматриц, заполненные грунтом имеют больший объем, это позволяет устраивать слои из грунта с большей толщи [21].

Существенными преимуществами применения геосинтетических материалов являются: простота производства работ; возможность применения в стесненных условиях; экологичность; низкую материалоемкость и экономичность метода. Недостатком является лишь необходимость бережного обращения с некоторыми разновидностями семейства.

Помимо семейства геосинтетиков среди механических методов укреплении грунта нашли применение волокнистые материалы. Так при укреплении грунта может быть использована синтетическая или натуральная фибра, а также полимерные отходы в виде волокон, корни деревьев и другие промышленные отходы [22]. Использование волокнистых материалов позволяет существенно повысить жёсткость слоя и сопротивление к деформациям. Однако для повышения долговечности с учетом погодно-климатических условий эксплуатации укрепленного грунта применяют вяжущие вещества. Когезионные свойства волокон способствуют значительному повышению прочности и долговечности. Соответственно, регулируя количество применяемых волокон с учетом соотношение сторон волокна возможно добиться заданных параметров. Указанный вид укрепления возможно применять для всех типов грунтов, кроме переувлажненных.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Безродных Андрей Александрович, 2022 год

- 199 с.

156. Марков, А.Ю. Свойства топливных зол различных типов как компонентов битумной эмульсии / А.Ю. Марков, В.В. Строкова, А.А. Безродных, М.А. Степаненко // Строительство и реконструкция. - 2020. - № 2 (88). - С. 67-76.

157. Markova, I.Yu. Activity of fly ash as an indicator of their modifying ability / I.Yu. Markova, A.A. Bezrodnykh, A.Yu. Markov, V.V. Strokova, M.A. Stepanenko // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. -775 (1). - № 012093. DOI: 10.1088/1757-899X/775/1/012093.

158. ГОСТ 31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия. - Введ. 01.03.2017. - М.: Стандартинформ, 2019. - 14 с.

159. Уланов, П.Е. Влияние содержания портландцемента на свойства укрепленных грунтов различного минерального состава / П.Е. Уланов, А.Р. Гимазов, И.Р. Замалиев, Е.А. Вдовин и др. // Вестник казанского технологического университета. 2017. Т. 20. №9. С. 24 - 27.

160. Bell, F.G. Lime stabilization of clay minerals and soils / F.G. Bell // Engineering Geology. - 1996. - №42. - Р. 223 - 237.

161. Дмитриева, Т.В. Эффективность стабилизаторов различного состава при укреплении грунтов минеральным вяжущим / Т.В. Дмитриева, И.Ю. Маркова,

B.В. Строкова [и др.] // Строительные материалы и изделия. - 2020. - Т. 3. - №1. -

C. 30-38.

162. Хархардин, А.Н. Топологические свойства полидисперсных смесей и составляющих их фракций по результатам ситового и лазерного анализов гранулометрии / А.Н. Хархардин, Л.А. Сулейманова, В.В. Строкова // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2012. - № 11-12(647-648). -С. 114-124.

163. Безродных, А.А. Терминологические аспекты укрепления грунтов / А.А. Безродных, В.В. Нелюбова, В.В. Строкова [и др.] // Инженерные задачи: проблемы и пути решения: Сборник материалов Всероссийской (национальной) научно-практической конференции Высшей инженерной школы САФУ, Архангельск, 20 ноября 2019 года / Составители М.В. Морозова, С.Е. Аксенов. - Архангельск: северный, 2019. - С. 66-68.

164. Марков, А.Ю. Оценка свойств топливных зол как компонентов композиционных материалов / А.Ю. Марков, В.В. Строкова, И.Ю. Маркова // Строительные материалы. - 2019. - № 4. - С. 77. - DOI 10.31659/0585-430X-2019-769-4-77-83.

165. Рахимбаев, Ш.М. Прогнозирование долговечности строительных материалов / Ш.М. Рахимбаев, Н.М. Авершина // Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций. - Белгород: Везелица, 1993. - С. 8.

166. ГОСТ 30491-2012 Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия - М.: Стандартинформ, 2019. - Введ. 01.11.2013. - 16 с.

167. ОДН 218.046-2001 Обеспечение прочности и устойчивости земляного полотна на участках уширения автомобильных дорог - М.:Союздорнии, 2001. - 148 с.

168. Волков, В. В. Моделирование влияния модуля сдвига при сложном нагружении нежёсткой дорожной одежды на расчётную величину модуля упругости основания / В. В. Волков, С. А. Гузненок, Ю. И. Калгин // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2012. - № 1(25). - С. 134-139.

169. МДС 81-35.2004 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОИМОСТИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ - М.: Госстрой России, 2004. - 65 с.

170. Указания по испытанию зол тепловых электростанций. Технические требования. М.: НИИкерамзит, 1982.

171. Керамическая композиция для изготовления кирпича: пат. 2588988 Рос. Федерация: МПК7 С 04 В 33/132 / Е.С. Абдрахимова, В.З. Абдрахимов; заявитель и патентообладатель «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)» (СГАУ). № 2015113999/03; заявл. 15.04.2015; опубл. 10.07.2016, Бюл. №19. - 5 с.

172. ГОСТ Р 58952.1-2020 Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные. Технические требования. - М.: Стандартинформ, 2020. - Введ.: 01.12.2020. - 19 с.

173. Strokova, V.V., Lyutenko, A.O., Lebedev, M.S.: Predicted and experimental

methodology for estimation of cement quantity to achieve optimum curing conditions of stabilized soil. VIII Jordana International del Asfalto 1-7 (2012).

174. Influence of the Composition of the Soil on the Effectiveness of Its Strengthening with Cement / A. A. Bezrodnikh, V. V. Strokova, I. Y. Markova, M. A. Stepanenko // Digital Technologies in Construction Engineering: Selected Papers, Белгород, 08-09 июня 2021 года. - Белгород: Springer, 2022. - P. 399-405. - DOI 10.1007/978-3-030-81289-8_50.

175. ГОСТ 12801-98 Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний. - Введ: 01.01.1999. -М.: МНТКС, 1999. - 63 с.

176. ОДН 218.046-2001 Обеспечение прочности и устойчивости земляного полотна на участках уширения автомобильных дорог - М.:Союздорнии, 2001. - 148 с.

177. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985. - 88 с.

178. СТО 2.25.159-2014 Холодная регенерация конструктивных слое для устройства оснований дорожных одежд - М.: НАЦИОНАЛЬНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ СТРОИТЕЛЕЙ, 2016. - 57 с.

179. Опять бетонка? Чем цементобетонные дороги лучше асфальтобетонных [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.zr.ru/content/articles/906374-drugoyu-dorogoj-chem-tsementobet/

180. Приказ № 421/пр от 4 августа 2020 г. «Об утверждении Методики определения сметной стоимости строительства, реконструкции, капитального ремонта, сноса объектов капитального строительства, работ по сохранению объектов культурного наследия (памятников истории и культуры) народов Российской Федерации на территории Российской Федерации».

181. Федеральные единичные расценки на строительные работы ФЕР 81 -0227-2001 с изменениями и дополнениями №9, утвержденные приказом Министерства строительства Российской Федерации от 20 декабря 2021 года № 961/пр и № 962/пр.

182. Приказ от 21 декабря 2020 г. № 812/пр «Об утверждении методики по

разработке и применению нормативов накладных расходов при определении сметной стоимости строительства, реконструкции, капитального ремонта, сноса объектов капитального строительства. (в ред. Приказа Минстроя РФ от 02.09.2021 N 636/пр)»

183. Приказ от 11 декабря 2020 года № 774/пр «Об утверждении Методики по разработке и применению нормативов сметной прибыли при определении сметной стоимости строительства, реконструкции, капитального ремонта, сноса объектов капитального строительства».

184. Письмо Минстроя России от 18.12.2021 № 55924-ИФ/09 «О рекомендуемой величине индексов изменения сметной стоимости строительства в IV квартале 2021 года, в том числе величине индексов изменения сметной стоимости строительно-монтажных работ, индексов изменения сметной стоимости пусконаладочных работ»

185. Распоряжение Министерства Транспорта Российской Федерации от 07 мая 2003 года №ИС-414р «О введении в действие гарантийных паспортов на законченные строительством, реконструкцией, капитальным ремонтом и ремонтом автомобильные дороги и искусственные сооружения на них»

186. Приказ Министерства транспорта РФ от 16 ноября 2012 г. № 402 «Об утверждении Классификации работ по капитальному ремонту, ремонту и содержанию автомобильных дорог».

187. Постановление Правительства Российской Федерации №658 от 30 мая 2017 года «О нормативах финансовых затрат и Правилах расчета размера бюджетных ассигнований федерального бюджета на капитальный ремонт, ремонт и содержание автомобильных дорог федерального значения».

188. Письмо Министерства экономического развития №32782-ПК/Д03и от 27.09.2021 года «О проведении мониторинга прогноза социально-экономического развития Российской Федерации на 2022 год и на плановый период 2023 и 2024 годов».

ПРИЛОЖЕНИЯ

Протоколы расчета конструкций дорожной одежды

Расчет дорожной одежды нежесткого типа по методике ОДН 218.046-2001

(традиционный вариант)

Расчет конструкции дорожной одежды по допускаемому упругому прогибу.

1) Расчет выполняется для слоя Песок мелкий с содержанием песчанисто-глинистой фракции 5% ГОСТ 32824-2014

(Расчет выполнен по номограммам ОДН 218.046-01)

Ен _ Ерсн _ 44.02

Ев~ Е2 ~

100.00

1~1в 40 0 Е2о6ш

: 0.44: -р = =1.16; Е2 1 = 0.749; Е2о6щ = 0.749 * 100.00 = 74.93 МПа;

2) Расчет выполняется для слоя Щебеночная смесь непрерывной гранулометрии для оснований при максимальном размере зерен С4 - 80 мм ГОСТ 25607-2009

(Расчет выполнен по номограммам ОДН 218.046-01)

Ен _ Ерсн _ 74.93 Ев~ Ез ~ 275.00

0.27; % 360

О ~ 34.50

1.04;

Езобщ

= 0.595; Ез^щ = 0.595 * 275.00 = 163.73 МПа;

3) Расчет выполняется для слоя Асфальтобетон пористый горячий на битуме БНД 60/90, Крупнозернистый, Марка II по ГОСТ 9128-2013

(Расчет выполнен по номограммам ОДН 218.046-01)

Ен Еосн 163 73 Ьв 7 0 Ефэбщ

~в = = 2000.00 = 0 08; О = 34~50 = 0 20; = 0'116: £4общ = 0116 * 2000 00 = 231 39 МПа:

4) Расчет выполняется для слоя Асфальтобетон плотный горячий на битуме БНД 60/90, Тип Б, Марка II по ГОСТ 9128-2013

(Расчет выполнен по номограммам ОДН 218.046-01)

Еосн 231.39

Ев~ Е5 ~ 3200.00

Ьв

= 0.07; тг

5.0

Е5О6Щ

Ъ = 3?1о = 0 14: Е5 = 0093; Е5о6Щ = 0 093 * 3200.00 = 297.66 МПа;

_ Еобщ _ 297.66 _ Красч - Ет1п ~ 200.00 ~ 14883

Требуемый коэффициент прочности К^^ =1.10 1.4883 > 1.10- условие выполнено

Красч - К^р Запас прочности =-—— * 100%

пр

1.4883- 1.10 1.10

100% = +35%

Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев.

1) Расчет выполняется для слоя Суглинок тяжелый песчанистый

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный:

_ Е1*М + Е2*Ь2 + ЕЗЧгЗ + Е4*Ь4 _ 1100*5.0 + 840*7.0 + 275*36.0 + 100*40.0

^в ~ — ^ Л , 7 Г\ у ПС Л I ЛГ\ г\ — ¿О ( м1 1э

М + /12 + ЛЗ + Ь4

5.0+ 7.0+36.0+40.0

Ев 287.27 По отношениям: = ^ 02

3.53 и тт

■2.5 5

О ~ 34.50

с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: 1Н =0.0157 МПа

Действующие активные напряжения сдвига: Т=1Н *р = 0.0157 * 0.80= 0.01259 МПа

Предельное активное напряжение сдвига:

Тпр = *д*(Сы + 0.1уСр*2оп%(<Рст)) = 1 00*(0.006+0.1Ю.0020*88Чд(17.3)) = 0.01184 МПа

= 1щ = 0.01184 * расч Т 0.01259 СЛУ4ио

Требуемый коэффициент прочности К^^ = 0.94 0.9405 >0.94- условие выполнено

Красч - к!Пр ___ 0.9405-0.94 ......

Запас прочности =-тп г * 100% =-¡^- * 100% = +0%

К™Р пр

2) Расчет выполняется для слоя Песок мелкий с содержанием песчанисто-глинистой фракции 5% ГОСТ 32824-2014

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный: Е1 *М + Е2*Ь2 + ЕЗ-Л-З 1100*5.0 + 840*7.0 + 275*36.0

М +112+ /13

5.0+ 7.0 + 36.0

443.33 МПа

Ев 443.33 с „ 48 , оп

По отношениям: = 74 = 5.92 и = ^ 50 =1.39

с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: 1Н =0.0254 МПа

Действующие активные напряжения сдвига: Т=1 н *р = 0.0254 * 0.80 = 0.02028 МПа

Предельное активное напряжение сдвига:

ТПр = 1<д*(См + 0.1*уср*2опЧд(<Рст)) = 2.00*(0.004+0.1 *0.0021*48Чд(31.0)) = 0.01988 МПа

К

_1п£ _ 0.01988

расч

0.02028

0.9800

Требуемый коэффициент прочности К^ = 0.94 0.9800 >0.94- условие выполнено

Красч- кпр 0.9800-0.94 „.....

Запас прочности =-——— *100% =-^^- * 100% = +4%

пр

Расчет конструкции дорожной одежды на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

1) Расчет на изгиб выполняется для слоя Асфальтобетон пористый горячий на битуме БНД 60/90, Крупнозернистый, Марка II по ГОСТ 9128-2013

Средневзвешенный модуль упругости слоев:

Е1*М + Е2*1п2 4500*5.0 + 2800*7.0

М + Ь2

5.0+7.0 Ев 3508.33

3508.33 МПа

По отношениям: ~ 163 73

■■ 21.428

>]в _ 12.00 О 34.50

0.35

По номограмме определяем: а г =2.410 МПа

Расчетное растягивающее напряжение:

стг = ~г *р*кв = 2.410 * 0.80 * 0.85 = 1.639 МПа

Вычисляем предельное растягивающее напряжение:

Я[\1 = И0*к1*к2*(1- VR*t) = 8.00 * 0.4321 * 0.80 * (1 - 0.1 * 1.32) = 2.400 МПа

Коэффициент, отражающий влияние на прочность усталостных процессов, к1:

К1 =

л/х^р

7.10 430фб8799

: 0.4321

К

_ «Л/ _ 2.400 расч аг ~ 1.639

1.4648

Требуемый коэффициент прочности К^ =0.94 1.4648 >0.94- условие выполнено

Красч ~ К^р 1 4648_о 94 Запас прочности =-^^ г * 100% =-- * 100% = +55%

пр

6. Исходные данные и результаты проверки расчета на морозоустойчивость

Грунт рабочего слоя Суглинок тяжелый песчанистый

Степень пучинистости Сильнопучинистый

Допустимая величина морозного пучения, см 4.00

Коэффициент, учитывающий влияние глубины залегания УГВ 0.5300

Коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта 1.00

Коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава 1.30

Коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса 1.0432

Коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта 1.1124

Предварительная проверка конструкции на морозоустойчивость.

Гпубину промерзания дорожной конструкции 2Пр определяют: 2пр = 2Пр.ср * 138 = 100 * 1.38 = 138 см

По номограмме определяют осредненную величину морозного пучения: Iпуч.ср = 4.40 см

Значения коэффициентов для расчета 1ПуЧ определяют:

По номограмме определяют коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания грунтовых вод Куге = 0.5300

По таблице определяют коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта Кпл = 1-00

По таблице определяют коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта Кгр = 1.30

По номограмме определяют коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса Кнагр = 1.0432

По таблице определяют коэффициент, зависящий от расчетной влажности Квл = 1.1124 Величину возможного морозного пучения 1ПуЧ определяют:

1пуч = 1пуч.ср*Кугв*Кпл*Кгр*Кнагр*Квл = 4.40 * 0.5300 * 1.00 * 1.30 * 1.0432 * 1.1124 = 3.52 см Морозоустойчивость дорожной одежды обеспечена.

Расчет дорожной одежды нежесткого типа по методике ОДН 218.046-2001

(с использованием укрепленного грунта)

идЛяди 'с! 'яюонхоии 2400 2300 2000 2050 2000

Угол внутреннего трения, Р, ЕЯИ1В10 ■ ■ ■ ■ 22.6

ЕЯИ1Л1ЕНИ Н ■ ■ ■ ■ ю ел

Сцепление, С, МПа ВЯИ1В10 ■ ■ ■ ■ 0.027

ЕЯИИЕНИН ■ ■ ■ ■ 0.012

И» .шэиИиффеох ■ ■ ■ ■ 1.00

Нэ ииоИ Уда 'яюонжвид ■ ■ ■ ■ 0.623

в хнэиИиффео» 5.90 о к ■ ■ ■

ш 1нэи1~1иффео» 5.50 4.30 ■ ■ ■

ВЫ1Л1 'оу 'эдшеи ис1и эинэиаиюЬиоо эонаи1В1л^он 9.80 8.00 ■ ■

Модуль упругости, МПа lOEdз 'джеи 4500 2800 ■ ■ ■

аНод ^иа^о 1100 о со • ■ ■

□ 'gиJodu ии_^ид 3200 2000 ю Гч| о о со со

Толщина слоя, см Макс имал ьная, Иглах о ю о 34.0 30.0

Мини маль ная, Ипгап о ю о 34.0 30.0 •

Наименование материала слоя Асфальтобетон плотный горячий на битуме БНД 60/90, Тип Б, Марка II по ГОСТ 9128-2013 Асфальтобетон пористый горячий на битуме БНД 60/90, Крупнозернистый, Марка II по ГОСТ 9128-2013 Щебеночная смесь непрерывной гранулометрии для оснований при максимальном размере зерен С4 - 80 мм ГОСТ 25607-2009 Суглинок тяжелый песчанистый, обработанный комплексными вяжущими ГОСТ 30491-2012 Суглинок тяжелый песчанистый

сс ст о г с; о см со ю

Расчет конструкции дорожной одежды по допускаемому упругому прогибу.

1) Расчет выполняется для слоя Суглинок тяжелый песчанистый, обработанный комплексными вяжущими ГОСТ 30491-2012

(Расчет выполнен по номограммам ОДН 218.046-01)

Ен Ев

Ерсн _ 63.86 Е2 ~ 600.00

"в

0.11; -=г

О " 34.50

30 0 Е2О6Щ

0.87; — = 0.329; Е2общ = 0.329 * 600.00 = 197.17 МПа;

Е2

2) Расчет выполняется для слоя Щебеночная смесь непрерывной гранулометрии для оснований при максимальном размере зерен С4 - 80 мм ГОСТ 25607-2009

(Расчет выполнен по номограммам ОДН 218.046-01)

Ен_ _ Ерсн _ 197.17 Ев Ез ~ 275.00

Л,

= 0 .72; -тт =

34.0

ЕЗобщ _

Ъ = Ш1ю = Ез = 0 867; ЕЗо6щ = 0.867 * 275.00 = 238.31 МПа;

3) Расчет выполняется для слоя Асфальтобетон пористый горячий на битуме БНД 60/90, Крупнозернистый, Марка II по ГОСТ 9128-2013

(Расчет выполнен по номограммам ОДН 218 046-01)

Ен Ерсн 238.31 Ьв__

Ев~ Е4 ~ 2000.00 ~ 012' О " 34.50

7 0 Е406Ш

= 0.20; Е^ = 0.160; Е^щ =0.160 * 2000.00 = 320.69 МПа;

4) Расчет выполняется для слоя Асфальтобетон плотный горячий на битуме БНД 60/90, Тип Б, Марка II по ГОСТ 9128-2013

(Расчет выполнен по номограммам ОДН 218.046-01)

Ен Ерсн 320.69 50

Ев £5 3200.00 • О 34.50

0.14; = 0.128; Е^щ = 0.128 * 3200.00 = 408.52 МПа;

Еобщ 408.52 Красч - Етт - 200.00 ~ 2 0426

Требуемый коэффициент прочности К^^ =1.10 2.0426 >1.10- условие выполнено

Запас прочности -

Красч- С ктр

пр

100%

2.0426- 1.10 1.10

100% = +85%

Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев.

1) Расчет выполняется для слоя Суглинок тяжелый песчанистый

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный:

_ Е1 *М + Е2*Ь2 + ЕЗ*ЬЗ + Е£Ь4 _ 1100*5.0 + 840*7.0 + 275*34.0 + 600*30.0 Ев ~ + Ь2 + /?3 + /?4 — с п ^ 7 л п ^ оп п ~ 509.61 МПа

5.0 + 7.0 + 34.0 + 30.0

Ев 509 61 По отношениям: = ^ 86 = 7 98

76

2.20

О 34.50

с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: 1Н =0.0159 МПа

Действующие активные напряжения сдвига: Т=1Н *р =0.0159 * 0.80 = 0.01273 МПа

Предельное активное напряжение сдвига:

Т,

пр

] кд*(Сы + 0.1*уср*2оп4д(срст)) = 1 -00*(0.012+0.1*0.0021 *76Чд(22.6)) = 0.01907 МПа

= Т^ О01907 = * расч Т 0.01273

Требуемый коэффициент прочности К^ =0.94 1.4974 >0.94- условие выполнено

Красч - ^р 1.4974-0.94 Запас прочности =-mn ^ * 100% =-- *юо% = +59%

ИГР

пр

Расчет конструкции дорожной одежды на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

1) Расчет на изгиб выполняется для слоя Асфальтобетон пористый горячий на битуме БНД 60/90, Крупнозернистый, Марка II по ГОСТ 9128-2013

Средневзвешенный модуль упругости слоев:

ЕГМ + E2*h2 4500*5.0 + 2800*7.0 Ев =-—-= -с г, , v ^-= 3508.33 МПа

М + h2

5.0+ 7.0

Ев 3508.33 По отношениям: щ = 2jg = 14.722

По номограмме определяем: <т г = 1.971 МПа

и тт

he _ 12.00 D 34.50

0.35

Расчетное растягивающее напряжение:

ar = ~r*P*ke = 1 971 * 0.80* 0.85= 1.340 МПа

Вычисляем предельное растягивающее напряжение:

R/V = R0*kl*k2*(1- Vp*t) =8.00 * 0.4321 * 0.80 * (1 - 0.1 * 1.32) = 2.400 МПа

Коэффициент, отражающий влияние на прочность усталостных процессов. к1: а 7.10

к-.

>/s

Nr

4 30фбШ>

■0.4321

RN 2 400 Kpac4=^=T34Ö = 1 7908

эебуемый коэффищ 1.7908 >0.94- условие выполнено

Требуемый коэффициент прочности К^3 =0.94

к i^P

красч ~ 1 удов—О 94

Запас прочности =-——^ * 100% = -—^94"— * 100% = +90%

пр

6. Исходные данные и результаты проверки расчета на морозоустойчивость

Грунт рабочего слоя Суглинок тяжелый песчанистый

Степень пучинистости Сильнопучинистый

Допустимая величина морозного пучения, см 4.00

Коэффициент, учитывающий влияние глубины залегания УГВ 0.5300

Коэффициент, зависящий от степени 1.00

Окончание приложения А

уплотнения грунта

Коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава 1.30

Коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса 1.0432

Коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта 1.0226

Предварительная проверка конструкции на морозоустойчивость.

Гпубину промерзания дорожной конструкции 2Пр определяют: 2пр = 2пр.ср * 1-38 = 100 *1.38 = 138 см

По номограмме определяют осредненную величину морозного пучения: 1пуч.ср = 5.42 см

Значения коэффициентов для расчета 1ПуЧ определяют:

По номограмме определяют коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания грунтовых вод Куге = 0.5300

По таблице определяют коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта Кпл = ЮО

По таблице определяют коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта Кгр = 1.30

По номограмме определяют коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса Кнагр = 1.0432

По таблице определяют коэффициент, зависящий от расчетной влажности Квл = 10226 Величину возможного морозного пучения 1ПуЧ определяют:

¡пуч = 1пуч.ср*Кугв*Кпл*Кгр*Кнагр*Квл = 5.42 * 0.5300 * 1.00 * 1.30 * 1.0432 * 1.0226 = 3.99см Морозоустойчивость дорожной одежды обеспечена.

ГРАНД-Смета, версия 2021.2

Наименование редакции сметных нормативов

Наименование программного продукта

Приложение № 2

Утверждено приказом № 421 от 4 августа 2020 г. Минстроя РФ

Изменения в сметные нормы, федеральные единичные расценки и отдельные составляющие к ним, включенные в федеральный реестр сметных нормативов приказами Минстроя России от 26 декабря 2019 г. № 871 /пр, 872/пр, 873/пр, 874/пр, 875/пр, 876/пр (в ред. приказов от 30.03.2020 № 171 /пр, 172/пр, от 01.06.2020 № 294/пр, 295/пр, от 30.06.2020 № 352/пр, 353/пр, от 20.10.2020 № 635/пр, 636/пр, от 09.02.2021 № 50/пр, 51/пр, от 24.05.2021 № 320/пр, 321/пр, от 24.06.2021 № 407/пр, 408/пр, от 14.10.2021 № 745/пр, 746/пр), от 20.12.2021 № 961/пр, 962/пр)

"ГРАНД-Смета 2021"_

Строительство автомобильных дорог

(наименование стройки)

о *

сг я Е

о о

о н W

Е

о

ъ р

о d о н tr

(наименование объекта капитального строительства)

ЛОКАЛЬНЫЙ СМЕТНЫЙ РАСЧЕТ (СМЕТА) № 1

Устройство 1 км дорожной одежды автомобильной дороги 111 технической категории шириной 7 м (7000 м2) ТРАДИЦИЯ. Вариант 1.

(наименование конструктивного решения)

Составлен Основание

базисно-индексным

методом

Ведомость объемов работ

(проектная и (или) иная техническая документация) Составлен(а) в текущем (базисном) уровне цен 4 квартал 2021 г.

Сметная стоимость 22739,50 (2610,74) тыс.руб.

втом числе:

строительных работ 18949,59 (2175,61) тыс.руб. Средства на оплату труда рабочих (8,58) тыс.руб.

монтажных работ 0,00 (0) тыс.руб. Нормативные затраты труда рабочих 1020,67 чел.час.

оборудования 0,00 (0) тыс.руб. Нормативные затраты труда машинистов 992,51 чел.час.

прочих затрат 0,00 (0) тыс.руб. Расчетный измеритель конструктивного решения

№ п/п Обоснование Наименование работ и затрат Единица измерения Количество Сметная стоимость в базисном уровне цен (в текущем уровне цен (гр. 8) для ресурсов, отсутствующих вСНБ), руб. Индексы Сметная стоимость в текущем уровне цен, руб.

на единицу коэффицие нты всего с учетом коэффицие нтов на единицу коэффицие нты всего

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Раздел 1. 7000 М2

1 ФЕР01 -01 -030-06 Разработка грунта с перемещением до 10 м бульдозерами мощностью: 79 кВт (108 л.е.), группа грунтов 2 (устройство дорожного корыта) 0бъем=(7000*0,88) /1000 2 ЭМ 3 в т.ч. ОТм ЗТм 1000 мЗ чел.-ч 6,81 6,16 41,9496 538,47 91,94 3 316,98 566,35

Итого по расценке ФОТ Приказ № 812/пр от НР Земляные работы, выполняемые 21.12.2020 Прил. п.1.1 механизированным способом Приказ № 774/пр от СП Земляные работы, выполняемые 11.12.2020 Прил. п.1.1 механизированным способом % % 92 46 92 46 538,47 3 316,98 566,35 521,04 260,52

Всего по позиции 4 098,54

2 ФЕР27-04-001-01 Устройство подстилающих и выравнивающих слоев оснований: из песка 100 мЗ 28

0бъем=(7000*0,4) / 100 1 ОТ 2 ЭМ 3 в т.ч. ОТм 4 М зт ЗТм чел.-ч чел.-ч 14,4 13,88 403,2 388,64 115,49 3 262,79 171,22 12,20 3 233,72 91 358,12 4 794,16 341,60

2.1 Итого по расценке ФССЦ-02.3.01.02-1012 Песок природный II класс, средний, круглые сита ФОТ Приказ N° 812/пр от НР Автомобильные дороги 21.12.2020 Прил. п.21 (вред, пр. № 636/пр от 02.09.2021) Приказ № 774/пр от СП Автомобильные дороги 11.12.2020 Прил. п.21 мЗ % % 110 147 95 3080 147 95 3 390,48 59,99 94 933,44 184 769,20 8 027,88 11 800,98 7 626,49

Всего по позиции 299 130,11

5 | ~

10

12

ФЕР27-04-003-06 Устройство основании и покрытии из песчано-

гравийных или щебеночно-песчаных смесей: непрерывной гранулометрии С-4 и С-6, двухслойных нижний слой толщиной 15 см

0бъем=7000/1000

1 ОТ

2 ЭМ

3 в т.ч. ОТм

4 М

02.2.04.03 Смесь песчано-гравийная, щебеночно-песчаная и т.п. ЗТ ЗТм

1000 м2

125,57 4 142,01 233,38 48,80

мЗ

чел.-ч чел.-ч

14,85 18,5

103,95 129,5

Итого по расценке ФОТ

Приказ № 812/пр от НР Автомобильные дороги 21.12.2020 Прил. п.21 (вред, пр. № 636/пр от 02.09.2021)

Приказ № 774/пр от СП Автомобильные дороги 11.12.2020 Прил. п.21_

4 317,48

147

95

147

95

Всего по позиции

886.59 28 994,07

1 633,66

341.60

30 222,36

2 520,35

3 704,91

2 394,33

36 321,60

К) О 00

ФЕР27-04-003-08

На каждый 1 см изменения толщины слоя 1000 м2

добавлять или исключать к расценкам с 27-04-003-05 по 27-04-003-07 до 18 см

до 18 см П3=3 (03П=3; ЭМ=3 красх.; ЭПМ=3; МАТ=3 к расх.; Т3=3; ТЭМ=3)

2 ЭМ

3 в т.ч. ОТм

02.2.04.03 Смесь песчано-гравийная, щебеночно-песчаная мЗ 0

и т.п.

ЗТм чел.-ч

119,54 5,78

0,46

О 9,66

Итого по расценке ФОТ

Приказ № 812/пр от НР Автомобильные дороги 21.12.2020 Прил. п.21 (в ред. пр. № 636/пр от 02.09.2021)

Приказ № 774/пр от СП Автомобильные дороги 11.12.2020 Прил. п.21

119,54

147

95

147

95

Всего по позиции

2 510,34 121,38

2 510,34 121,38 178,43

115,31

2 804,08

ФЕР27-04-003-07 Устройство основании и покрытии из песчано-

гравийных или щебеночно-песчаных смесей: непрерывной гранулометрии С-4 и С-6, двухслойных верхний спой толщиной 15 см

1 ОТ

246,01

1 722,07

ГРАНД-Смета, версия 2021.2