Оптимізація технології дорожнього будівництва

Тема:

«Оптимізація технології дорожнього будівництва»

Зміст

1. Актуальні питання розвитку технології дорожнього будівництва

2. Умови забезпечення міцності і працездатності дороги

3. Взаємозв'язок технології та організації робіт

4. Організація видавництва для забезпечення ефективного виконання якості робіт

5. Характеристики надійності автомобільної дороги

1. Актуальні питання розвитку технології дорожнього будівництва. Оптимізація технології

Технологія будівництва доріг — розділ науки про механічних, хімічних, а також інших способах і процесах обробки матеріалів та виробів, в результаті яких створюються окремі елементи дороги та дорога в цілому. Ці процеси носять назву технологічних. До складу сучасної технології включають технічний контроль якості матеріалів і виробничих процесів.

Інженери-будівельники автомобільних доріг активно вирішують ряд актуальних проблем розвитку технології будівництва доріг, серед них такі комплексні техніко-економічні проблеми, як зниження вартості, підвищення ефективності та якості дорожнього будівництва.

Вирішення цих проблем можливе на основі широкого впровадження нових, більш досконалих дорожньо-будівельних машин, які можуть забезпечувати високі темпи і якість робіт при найменшій вартості. Таким чином, при використанні нової більш продуктивної техніки повинна істотно підвищитися економічна ефективність дорожнього будівництва.

Основою для вдосконалення дорожньо-будівельних машин є часткова і комплексна їх автоматизація. Автоматизація роботи окремих вузлів або дорожньо-будівельних машин ефективна, але особливо необхідна, коли людина не може з необхідною точністю і в заданому режимі керувати цією роботою через межі фізіологічних можливостей або в силу небезпеки такого управління для самої людини.

Специфічна трудність дорожнього будівництва полягає в тому. що в звичайних атмосферних умовах, при змінних в часі температурі і вологості необхідно забезпечити оптимальне формування необхідних дорожніх споруд, і в першу чергу, міцності.

У конкретних умовах будівництва слід прийняти рішення про оптимальний варіант технології робіт. Критеріями вибору такого варіанту є якість і вартість споруди.

Якість автомобільної Дороги охоплює як транспортно-експлуатаційні так технологічні, естетичні властивості, а також строки служби, рівень стандартизації та ін. Критерієм оптимальності рівня якості автомобільної дороги є її ефективність, т е відношення корисного ефекту від експлуатації до сумарних витрат на будівельному експлуатацію.

Навіть при заданих середніх значеннях міцності та інших необхідних властивостях (рівності, шорсткості і т. Д.) за рахунок зміни технології (застосування більш досконалих машин, використання ефективного контролю якості, зменшення величини технологічних допусків тощо) можна істотно змінювати сумарні витрати і таким чином оптимізувати технологію (обґрунтувати вибір найбільш оптимального вартості варіанту). У підсумку оптимізація технології дорожньо-будівельних робіт повинна здійснюватися з експлуатаційної надійності побудованої автомобільної дороги.

Тому одним з найбільш актуальних питань розвитку технології дорожнього будівництва є підвищення ефективності оперативного контролю якості робіт. Найбільш перспективним у цьому відношенні є його часткова (або комплексна) автоматизація Як приклад можна вказати на використання стежать. систем, де при правильному виконанні всіх підготовчих робіт необхідна рівність побудованої дорожнього одягу забезпечує автоматичне і необхідність в оперативному контролі рівності практично відпадає.

Зниження будівництва може бути також досягнуто за рахунок більш широкого використання місцевих дорожньо-будівельних матеріалів, регіональної організації робіт, продовження будівельного сезону, переходу до цілорічної технології робіт, стадійності будівництва застосування нових ефективних матеріалів і конструкцій.

В умовах дорожнього будівництва, що характеризуються постійно змінюють по довжині дороги і в часі властивостями і станом ґрунтів, матеріалів, параметрів конструктивних шарів, температурою і вологістю, завжди існує найбільш оптимальний спосіб, що забезпечує потрібні експлуатаційні властивості Дороги, відповідний найменшим сумарним приведеними витратами на будівництво та експлуатацію окремих ділянок та автомобільної дороги в цілому.

Іншими словами, при розгляді варіантів технології завжди можна обґрунтувати спосіб виробництва робіт, що забезпечує необхідні показники автомобільної дороги при мінімальних, для даних умов, витратах.

2. Умови забезпечення міцності працездатності дороги Для того щоб забезпечити необхідні експлуатаційні якості (працездатність) автомобільної дороги в процесі її будівництва, необхідно виконати ряд умов:

1. Забезпечити необхідну міцність земляного полотна та дорожнього одягу (в тому числі і зон контакту між конструктивними шарами дорожнього одягу).

Для цієї мети необхідно забезпечувати однорідність ґрунтів по шарах різання і верствам відсипки; однорідність вологості і товщини шарів ґрунтів при їх ущільненні; середню вологість, щільність і рівність відсипатися шарів ґрунту; водовідвід в кар'єрі (резерві) і на місці спорудження земляного полотна.

При будівництві конструктивних шарів дорожніх одягів з піску, щебеню та гравію необхідно забезпечувати однорідність матеріалів по складу в місцях заготівлі та укладання; однорідність за вологістю і товщині шарів при ущільненні; необхідну середню вологість (близьку до оптимальної), щільність і рівність при ущільненні; водовідведення і виняток руху автомобілів по не ущільненим верствам з гравійного і щебеневого матеріалів.

При будівництві конструктивних шарів з матеріалів, що обробляються органічними в’яжучими, для забезпечення міцності і працездатності автомобільної дороги необхідно забезпечити чистоту, рівність, шорсткість і якість нижчого шару; однорідність суміші за складом, температурі і фізико-механічними властивостями при укладанні; необхідну середню температуру, щільність, товщину шару і рівність при ущільненні.

При будівництві конструктивних шарів дорожнього одягу з матеріалів, що обробляються неорганічними в’яжучими (цемент і т.д.), необхідно забезпечувати однорідність вихідних матеріалів для бетону за складом і фізико-механічними властивостями; однорідність цементобетонної ї суміші за складом, рухливості та іншим фізико — механічними властивостями; стабільність технологічних режимів роботи комплекту бетоноукладальних машин; необхідний середній рівень рухливості суміші; товщину шару, що укладається і рівність при ущільненні; стабільність температури і вологості бетону в процесі його твердіння; виняток руху автомобілів по бетону в початковий період його твердіння.

2. Виключити або зменшити в ході будівництва дистракційним процеси (процеси руйнування) і забезпечити по можливості розвиток процесу структуроутворення. Наприклад, необхідно виключати розколювання щебінок та округлення їх кутів (перекат) при ущільненні; усувати температурно-усадочні тріщини за допомогою ефективного догляду за бетоном; укладати гідро-і теплоізоляційні шари; сповільнювати процеси старіння бітуму.

3. Підвищити початкові експлуатаційні якості (міцність, рівність, шорсткість) верхнього шару покриття технологічними та експлуатаційними заходами. Наприклад, будівництво верств зносу шляхом витоплювання більш міцного, мало шліфується щебеню, захисних шарів, гідрофобізація поверхні цементо і асфальтобетонних покриттів, забезпечення однорідності міцності цементобетонну по товщині покриття (глибинне вібрування), пристрій борозенок на поверхні покриття для підвищення шорсткості і т. д.

4. Організувати управління якістю робіт, тобто здійснювати оперативний контроль якості при виконанні всіх технологічних операцій і за результатами контролю коригувати параметри технологічних процесів. Прикладами виконання цієї умови є системи, що стежать на виконавчих органах бетоноукладальних машин, асфальт укладальників, автогрейдерів; автоматизовані прилади та установки для контролю міцності і щільності конструктивних шарів в русі (без зупинки транспортуючого їх автомобіля); вхідний і вихідний автоматизований контроль якості матеріалів на автоматизованих цементо і асфальтобетонних заводах (автоматичне регулювання вологості, рухливості цементобетонної суміші та її компонентів)

5. Прийнята технологія (спосіб виробництва) робіт повинна відповідати кліматичним, сезонним (погодним), ґрунтовим та іншим місцевим особливостям; при виконанні цієї умови слід враховувати тісний взаємозалежність технології, організації, механізації і автоматизації робіт.

3. Взаємозв'язок технології та організації робіт Технологія робіт відповідає на питання, як і чим виконувати той чи інший технологічний процес. Організація ж робіт являє собою ув’язку всіх наявних ресурсів у часі, тобто відповідає на питання, коли і кому виконувати даний технологічний процес.

Як це показано, при потоковому способі виконання лінійних робіт передує виконання зосереджених робіт. Якщо до поділу робіт на лінійні й зосереджені підійти без урахування часто зустрічаються особливостей в умовах виробництва (геологічних, ґрунтових, водних), то це може призвести до серйозних зривів, ускладнень, перевитрати коштів і відставання від графіка.

Так, при будівництві автомобільної дороги в горах в якості зосереджених доцільно виділяти і ті роботи (зсувні схили, селенебезпечний місця, постійно діючі водотоки, болота і т. п.) для якісного та безпечного ведення яких потрібні особливі погодні або інші умови, бо за цьому виникає небезпека втрати стійкості і необхідність у виконанні складних робіт (влаштування підпірних стін, глибоких дренажів, штучного водовідведення і т д.).

Відповідно до викладених особливостями різними будуть найбільш ефективні дорожньо-будівельні машини, способи і терміни робіт, технологічні допуски для окремих конструктивних елементі та автомобільної дороги в цілому.

Крім наведеного, можна показати ще ряд прикладів, коли взаємозв'язок технології та організації робіт потребує нешаблонного, творчого підходу: визначення заділів на наступний рік по різних робіт; облік при призначенні технології робіт наявної техніки, досвіду механізаторів і всього колективу будівельників; глибоке продумування по можливості великого числа варіантів технології, включаючи можливу раціоналізацію способів робіт, використання місцевих матеріалів і т. д.

Так, на одному з будівельних об'єктів передбачалася заміна моста довжиною 120 м на новий з використанням опор старого моста. Проект передбачав будівництво тимчасового дерев’яного моста на час розбирання та будівництва нового. Тимчасовий міст був складним, досвіду будівництва таких мостів організація не мала. За часом і за витраті засобів більш прийнятною виявилася старих прогонових будов металевого мосту на тимчасові дерев’яні опори Було виграно декілька місяців в терміні будівництва та отримана економія лісових матеріалів та грошових коштів. Технологія та організація робіт зазнали істотних змін.

В іншому випадку вдалося помітно скоротити дальність візки ґрунту за рахунок будівництва землевозних естакади через існуючу дорогу і переміщення ґрунту бульдозерами. У атом складається творча робота інженера-будівельника автомобільної дороги як технолога та організатора виробництва. За рахунок правильного вибору оптимального технологічного рішення може бути отримана значна економія народногосподарських коштів при забезпеченні необхідної якості.

4. Організація видавництва для забезпечення ефективного виконання якості робіт Забезпечення ефективності виконання і якості робіт з будівництва автомобільних доріг можливе тільки на основі сучасних науково обґрунтованих методів організації виробництва. Основними завданнями організації виробництва робіт є: підвищення продуктивності праці і якості продукції; збільшення обсягу і зниження собівартості; поліпшення умов праці.

Найбільш прогресивним напрямком в організації виробництва робіт є їх індустріалізація. Для дорожнього будівництва індустріалізація робіт полягає у централізованому приготуванні на постійних заводах всіх необхідних напівфабрикатів і конструкцій та проведення на дорозі тільки земляних робіт та монтажу цих конструкцій. Індустріалізація будівництва автомобільних доріг забезпечить цілорічне ведення робіт. Для перекладу будівництва доріг на індустріальну основу необхідно докорінна зміна матеріально-технічної бази зі створенням системи виробничих підприємств з видобування і переробки матеріалів і виготовлення необхідних напівфабрикатів, деталей і дорожніх конструкцій.

Комплексна механізація — це високий ступінь механізації робіт, коли ручна праця замінений машинами на всіх основних і допоміжних операціях технологічного процесу. При комплексній механізації в «е машини на будівництві розділені на загони і ланки з розрахунком ведення робіт з однаковою продуктивністю кожного загону або ланки. У результаті цього досягають кращого використання машинного парку і підвищення продуктивності праці з одночасним зниженням витрати енергії та вартості робіт. Комплексна механізація створює умови для переходу до автоматизації виробництва, яка передбачає заміну людської праці машинами не тільки для виконання всіх робіт, що вимагають витрат фізичної праці, але і для управління роботою машин. Широке впровадження автоматизованих будівельних машин особливо важливо тепер, коли всі зусилля спрямовані на підвищення ефективності та якості.

Дорожньо-будівельні роботи відносять до лінійних і це визначає особливості організації їх виробництва. Труднощі при цьому полягають у розподілі робіт на значному протязі, але на смузі порівняно невеликий ширини. Найбільш досконалим і науково обґрунтованим способом організації будівництва автомобільних доріг є потокове виробництво дорожніх робіт. При потокової роботі пересувні механізовані підрозділи постійного оптимального складу для певних умов і виду робіт безперервно і рівномірно виконують роботи з періодичної здачею повністю закінчених робіт і ділянок готової дороги.

Для правильної організації робіт потоковим способом слід враховувати, що всі дорожні роботи за характером їх виробництва поділяють на заготівельні, транспортні та будівельно-монтажні.

Заготівельні роботи включають підготовку і зберігання матеріалів, напівфабрикатів і деталей, що виготовляються виробничими підприємствами будівельної організації або доставляються з підприємств інших відомств.

Транспортні роботи включають перевезення всіх матеріалів, напівфабрикатів і деталей до будується дорозі і уздовж неї. У ці перевезення входить доставка на станції залізниць, перевезення зі станцій до виробничим підприємствам або на склади і від них до місць укладання.

Будівельно-монтажні роботи включають зведення земляного полотна, всіх штучних споруд, дорожніх одягів, обстановки шляху і всіх будівель і споруд для облаштування доріг. З точки зору організації робіт їх поділяють на лінійні, що розподіляються вздовж дороги, і зосереджені, виконувані в одному місці До лінійним відносять всі власне дорожні роботи по зведенню земляного полотна, крім окремих ділянок високих насипів та глибоких виїмок, будівництво дорожнього одягу, малих мостів і труб і обстановки шляху. До зосереджених робіт відносять великі земляні роботи біля мостових переходів, в глибоких ярах, на узгір'ях, великі штучні споруди, перетину в різних рівнях, що вимагають для їх виконання організації спеціальних-будівельних підрозділів.

Всі роботи на будівництві даної дороги виконують об'єктним потоком, об'єднуючим ряд спеціалізованих потоків.

Спеціалізований потік — сукупність приватних потоків — виконує окремі споруди та елементи дороги (наприклад, земляне полотно, дорожній одяг тощо).

Приватний потік виконує не один вид або елемент споруди, наприклад, додатковий шар підстави, дорожнє покриття або навіть один шар покриття.

Кожен приватний потік складається з окремих ділянок — захваток, на яких спеціалізований підрозділ-ланки машин-виконує певні робочі процеси та операції.

Захватка — ділянка робіт, що займає таке протяг дороги (в метрах), на якому спеціалізоване ланка машин виконують даний робочий процес, робочу операцію або комплекс їх. Якщо ланка машин виконує робочі процеси та операції на одній захватці протягом однієї зміни, такі захватки називають змінними. Іноді за характером та обсягом робіт робочий процес може бути виконаний за половину зміни і захватка носить назву півзмінна. Іноді на робочий процес в залежності від його складності або обсягу робіт витрачають дві або навіть три зміни; відповідно захватки носять назву двох і тризмінний.

Продуктивність приватного потоку визначають його швидкістю в зміну, тобто протяжністю змінної захватки. Довжину змінної захватки, а відповідно і швидкість усього потоку, визначають виходячи з продуктивності машин у ланці часто швидкість потоку визначає одна провідна машина, що працює на одній з захваток і що дає кінцеву продукцію.

До останнього часу швидкість потоку і довжину захватки призначали на основі дослідних даних і вона коливалася від 100 до 300, рідше до 500 м / зміну. Більш правильно довжину захватки, а отже, н швидкість потоку визначати розрахунком з урахуванням використання продуктивності всіх машин в потоці. З появою високопродуктивних автоматизованих комплектів машин ДС-100 і ДС-110 швидкість потоку повинна бути збільшена і може досягати 2000 м / зміну.

Рис 1. Схема об'єктного потоку А, Б, В — Спеціалізовані потоки;І-VІ - Часткові потоки; - захвати;

— довжина об'єктного потоку; - організована перерва;

— технологічна перерва;ГД — готова дорога;

Рис. 2 Схематичний лінійний графік будівництва автомобільної дороги

І - будівництво покриття;ІІ - будівництво основи;ІІІ - підняття зем. полотна; IV — укладка труб;V — зосередженні земляні роботи;VI — будівництво мостів; VII — будівництво лінійних дорожніх і транспортних споруд; VIII — будівництво виробництв;

Приватні потоки можуть бути для: підготовчих робіт; зведення малих мостів і труб; виконання лінійних земляних робіт та водовідвідних споруд; дорожніх підстав; будівництва дорожніх покриттів; оздоблювальних робіт і обстановки шляху.

До приватних потоків нелінійних робіт відносять: зведення земляного полотна в місцях зосереджених робіт; будівництво великих штучних споруд; будівництво комплексів дорожніх і транспортних споруд. Ці потоки щоб уникнути порушення і перерв у роботі лінійних потоків повинні закінчувати свої роботи до підходу до них підрозділів, що виконують лінійні роботи. На рис1 наведена схема розташування в плані приватних лінійних потоків. Організаційний перерву (П0) між змінними захватками або приватними потоками, викликаний необхідністю підготовки ділянки для подальшого потоку, — заділ для можливості перевиконання плану йде позаду потоком і т. п. Технологічна перерва викликаний необхідністю за характером робіт (витримування бетону, цементогрунта і т. п.) не допускати деякий час виробництва робіт на виконаних захватках йде попереду приватного потоку.

Для загального уявлення схеми роботи об'єктного потоку і його підрозділів по відношенню до плану дороги, а також для обліку продуктивності його підрозділів доцільно зображувати потік у вигляді лінійного календарного графіка будівництва дороги.

5. Характеристики надійності автомобільної дороги Під надійністю автомобільної дороги як комплексу споруд розуміють її здатність забезпечувати безпечний розрахунковий рух із середньою річною швидкістю, близькою до оптимальної, протягом нормативного терміну служби.

У теорії надійності прийнято розрізняти: початкову безвідмовність, ремонтопридатність, термін служби, збереження. Під початковій безвідмовністю автомобільної дороги розуміють ймовірність того, що в момент закінчення будівництва і здачі дороги в експлуатацію швидкість транспортного потоку буде близька до оптимальної. Під ремонтопридатності автомобільної дороги розуміють можливість без затримки руху відновлення її працездатності допомогою проведення відповідних ремонтних робіт, що забезпечують оптимальну швидкість руху потоку автомобілів. Під терміном служби автомобільної дороги розуміють період часу, протягом якого забезпечена середньорічна оптимальна швидкість руху потоку автомобілів.

На швидкість руху потоку автомобілів найбільш значний вплив робить стан основних елементів автомобільної дороги — земляного полотна та дорожнього одягу. Стан дорожнього одягу прийнято характеризувати міцністю, рівністю, шорсткістю. Найбільші витрати пов’язані із забезпеченням міцності дорожнього одягу (в порівнянні з витратами на забезпечення рівності і шорсткості); для кількісного визначення надійності дорожнього одягу по міцності використовують залежність.

Дорожні споруди будують і експлуатують в умовах постійно мінливих по протягу дороги і в часі вологості, щільності і міцності ґрунтів, складу і міцності дорожньо-будівельних матеріалів, параметрів технологічних процесів. Тому при виборі найбільш економічного способу виробництва необхідно враховувати мінливість перерахованих факторів і вплив цієї мінливості на експлуатаційні якості споруджуваної дороги.

Найбільш доцільно враховувати вплив мінливості умов будівництва на основі теорії надійності, що характеризує імовірнісну природу діючих факторів. Для цієї мети в процесі будівництва необхідно забезпечувати необхідну однорідність за міцністю земляного полотна, конструктивних шарів дорожнього одягу, зон контакту між шарами, а також необхідну однорідність по товщині шарів. При цьому буде потрібно здійснювати оперативний контроль якості виконання всіх технологічних операцій і при необхідності коректувати параметри технологічних процесів.

Список використаної літератури дорожнє будівництво автомобільна дорога

1. Некрасов В. К. Строительство автомобильных дорог. — 1. — М.: Транспорт, 1980. — 416 с.

2. Некрасов В. К. Строительство автомобильных дорог. — 2. М.: Транспорт, 1980. — 421 с.