Ирина Эланс
Современный метод строительства автодорог
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»
Кафедра "Железнодорожные станции и узлы"
Курсовая работа на тему: «Современный метод строительства автодорог»
Выполнил студент
факультета УПЛ
группы ЛБ-312
Руководитель
Санкт-Петербург
2014
Оглавление
Введение…………………………………………………………
Глава 1: Основные понятия, проблемы и технический
прогресс в строительстве автомобильных
дорог………………………………..……………………4
1.1. Основные понятия,
классификация и проблемы автомобильных
дорог…………………………………………………………………
1.2. Технический прогресс в строительстве автодорог…………..………………7
Глава
2: Строительство
автодорог…………………………………………………..
2.1. Организация
и подготовительные работы для строительства
автодорог………………………………………………………
2.2. Основные правила при строительстве
автодороги………………………..14
Глава 3: Статистика и планы для будущего развития автодорог РФ……22
3.1 Статистика сети автодороги в РФ……………………………………...…..22
3.2 Планы строительства автомобильных дорог в России……………………24
Заключение……………………………………………………
Список использованной литературы……………………………………………..…
Введение
Актуальность темы. На сегодняшний день одной из важнейших составляющих инфраструктуры страны является автомобильная дорога. Автомобильная дорога включает в себя также мосты, тоннели, эстакады, транспортные развязки и другие объекты. В целом по России и в отдельных регионах имеются существенные проблемы, касающиеся количества, качества автодорог, организации движения транспорта, перемещения пассажиров и перевозки грузов. Развитие сети автомобильных дорог требует больших вложений и труда. В наше время мы часто сталкиваемся с такими проблемами как некачественное покрытие дороги, пробки возникающие из-за аварий или из-за плохо развитой инфраструктуры автомобильных дорог, также это является проблемой для многих производственных компаний.
Цель работы – заключается в рассмотрении структуры строительства автомобильных дорог, будут рассмотрены современные методы и правила строительства автомобильных дорог.
Задачи – для выполнения заданной темы мы должны изучить следующие вопросы:
– что такое автомобильная дорога, из чего она состоит и каких видов она бывает;
– рассмотреть технический прогресс в строительстве автодорог;
– рассмотреть организацию и подготовительные работы для строительства автомобильных дорог;
– ;
– провести анализ автодорог в одном из регионов;
– рассмотреть правила при строительстве автомобильной дороги;
Глава 1: Основные понятия, проблемы и технический прогресс в строительстве автомобильных дорог
1.1 Основные понятия,
классификация и проблемы
Автомобильная дорога – комплекс сооружений, предназначенный для удобного, безопасного и круглогодичного движения автотранспорта с расчётными скоростями и нагрузками. Основные элементы автодороги (рис. 1)
Рисунок 1. Основные элементы автодороги
проезжая часть – основная, эксплуатационная часть дороги, по которой осуществляется движение автотранспорта;
земляное полотно – объём земляных работ по устройству насып-ной части автодороги;
полоса отвода (отчуждения) – зона проведения строительных Ра-бот в поперечном сечении автодороги. Эта зона отводится при проектировании на весь комплекс строительства (включая орга-низацию строительства и перспективу расширения автодороги);
разделительная полоса – конструктивная зона автодороги, разде-ляющая противоположные направления движения. Не предназна-чена для эксплуатации и носит, как правило декоративный вид ;
дорожная одежда – основная, искусственно укреплённая часть проезжей части, предназначенная для эксплуатации;
укрепительная полоса – часть дорожной одежды, расположенная между покрытием и обочиной. Служит для предохранения кромок покрытия в зоне повышенных нагрузок;
дорожное покрытие – часть дорожной одежды, наиболее прочной в конструктивном отношении, предназначенная для движения транспорта;
обочина – часть дорожной одежды, расположенная по границам поперечного профиля. Обочина имеет важное эксплуатационное значение (остановка и стоянка автотранспорта, движение пешехо-дов, расположение строительной техники при ремонтах и др.;
кювет – водоотводная траншея с расчётным продольным уклоном, укреплённым дном и откосами;
тело насыпи – суммарный объём земляных работ (насыпь), выпол-няемый при строительстве автодороги;
зона сосредоточенного ведения работ – фронт работ большой трудоёмкости, сконцентрированный на ограниченном участке рельефа.
Дороги классифицируются по назначению и по конструкции покрытия.
По назначению автомобильные дороги делятся на:
- дороги общего назначения. Классификатор содержит шесть кате-горий дорог, характеризуемых следующими параметрами: интен-сивностью движения; шириной проезжей части; количеством полос движения; наличием обочин, разделительной и укрепительной полос;
- городские дороги, классифицируются по минимальному количеству и ширине полос движения, расчётной скорости движения, наличию тротуара. Выделяются скоростные, магистральные, местные (районные и городские) и внутриквартальные типы дорог;
- сельские дороги. Разбиты на три категории в зависимости от ширины проезжей части (3,5…6,0 м ) и наличии обочин.
По конструкции покрытия дороги разделяются на:
- автомобильные дороги с усовершенствованным покрытием (капи-тальные и облегчённые). Это асфальтобетонное, цементно-бетонное и брусчато-мостовое покрытия;
- переходные покрытия: сборные железобетонные плиты, щебёночные, грунтощебёночные и шлаковые покрытия;
- низшие: грунтовые дороги, укреплённые
гравием, щебнем, дресвой.
Для сферы автодорожного строительства
в Российской Федерации актуальны проблемы,
обусловленные сложными климатическими
условиями, дефицитным финансированием
отрасли, неэффективной системой размещения
и бюджетного финансирования государственных
и муниципальных заказов на строительство
автомобильных дорог, приводящими к строительству
автомобильных дорог с нарушением технологии.
Специфика финансирования автодорожного
строительства определяется отраслевыми
особенностями экономического, организационного
и правового механизма дорожного хозяйства,
обусловленного производственным процессом.
Особенности дорожной отрасли РФ заключаются в следующем:
- постоянная необходимость ремонта и содержания автомобильных дорог, в связи с чем существует необходимость распределения средств на перспективные – строительство (реконструкцию) и текущие – ремонт и эксплуатацию дорог, цели;
- зависимость дорожно-строительной отрасли в регионе от федерального финансирования;
- низкая плотность и неоптимальная конфигурация дорожной сети России. Радиальная структура, ориентированная на г. Москву, при отсутствии в ряде регионов, особенно на территории Северо-Западного и Приволжского федеральных округов, непосредственной автодорожной связи между соседними субъектами РФ, недостаточное число соединительных дорог приводят к значительным перепробегам транспорта и к увеличению транспортных издержек. Как свидетельствует анализ себестоимости автомобильных перевозок в России, она в 1,5 раза выше, чем в развитых зарубежных странах;
- высокая аварийность и доля дорожно-транспортных происшествий с тяжелыми последствиями, в том числе, связанных с плохими дорожными условиями;
- высокая степень износа и неудовлетворительное техническое состояние большинства российских дорог: 80% от общей протяженности автомобильных дорог требуют ремонта дорожного полотна;
- недостаточная надежность функционирования федеральных автомобильных дорог. В неудовлетворительном состоянии находится 15% мостовых сооружений на федеральной сети дорог от их общего числа;
- низкая пропускная способность дорожной сети. В настоящее время более трети автомобильных дорог работают в режиме перегрузки с систематическими заторами;
- повышение интенсивности дорожного движения в результате ежегодного роста парка грузовых и легковых автомобилей в стране, что в условиях технического состояния автомобильных дорог, транспортных развязок и иных объектов дорожной инфраструктуры, способствовало появлению системных транспортных заторов, снижению скоростей движения, росту транспортных издержек и ухудшению экологической обстановки.
1.2. Технический
прогресс в строительстве
Технический прогресс - это развитие и улучшение конструкций и способов их возведения, создание и внедрение в производство новых совершенных машин, новых видов энергии и новых материалов. Технический прогресс является основным фактором повышения эффективности производства.
Основные направления технического прогресса в дорожном хозяйстве можно объединить в четыре группы:
- совершенствование планировочных и конструктивных решений;
- применение наиболее эффективных материалов и конструкций;
- повышение уровня механизации и совершенствование типов машин;
- совершенствование технологии и организации работ.
Совершенствование проектировочных решений обеспечивается предварительным составлением генеральных планов развития дорожных сетей, технико-экономическими изысканиями и обоснованиями, принятием технологических решений, установлением различных требований для магистральных и второстепенных дорог, творческим подходом к проектированию дорог.
Прогрессивные направления в проектировании автомобильных дорог заключаются в следующем:
- больший учет требований безопасности движения;
- обеспечение хорошей ориентировки водителей в направлении движения;
- предоставление проектировщикам большей творческой самостоятельности;
- регламентация не одного, а нескольких возможных технических решений основных вопросов;
- вариантный метод принятия решений при проектировании основных элементов дороги, организации работ и составлении смет;
- применение стадийного строительства дорожных одежд, пересечений и сооружений дорожной и автотранспортной служб;
- предъявление единых требований к геометрическим характеристикам дорог всех категорий (радиусы закруглений в плане и профиле, уклоны), если это не вызывает существенного удорожания работ;
- решение вопросов обхода населенных пунктов или прохода через них (с принятием мер по безопасности движения) вариантным сравнением;
- обязательность организации дорожного строительства поточным методом, как и всех линейно-протяженных объектов;
- установление сжатых, но технически обоснованных сроков строительства автомобильных дорог;
- установление обязательности увязки производительности предприятий дорожного строительства со скоростью потока;
- уточнение номенклатуры работ, допускающих производство их в зимнее время без значительного удорожания и снижения качества работ;
- установление температурных границ производства работ по устройству покрытий.
Высокой технологичностью отличаются шлаковые, щебеночные и гравийные материалы и конструкции из них, допускающие проезд рабочего транспорта по слоям из этих материалов, черные смеси различных составов, удобные в укладке, допускающие немедленный проезд автомобилей и исправление местных дефектов несложными способами.
Средней степенью технологичности обладают слои дорожных одежд, устроенные с применением неорганических вяжущих (цемент, известь), требующие значительного времени для набора прочности и нуждающиеся в длительном уходе в этот период.
Нетехнологичны пески, применяемые без укрепления вяжущими. Этот материал не допускает проезда по нему и затрудняет укладку вышележащих слоев, особенно нетехнологичны конструкции с песком в нижнем слое дорожной одежды, - к указанным недостаткам прибавляется аккумуляция воды.
Заслуживают особого внимания известные, экономичные, но, еще мало распространенные материалы и конструкции, к которым можно отнести: шлаки, отходы карьеров, гравийные материалы, грунты, укрепленные вяжущими материалами. Большой интерес вызывает использование извести - замечательного материала, обладающего широким спектром дорожных качеств, но не получившего еще пока должного массового применения.
К новым материалам с большой перспективой их применения можно отнести: эпоксидные смолы - прекрасный материал для тонких шероховатых защитных пленок по верху дорожных покрытий, однако применение эпоксидных смол ограничивается высокой их стоимостью; асбестовые отходы, добавки которых к холодному асфальту резко улучшают его качества; активированные минеральные порошки, получаемые путем размола в присутствии битумов и поверхностно-активных добавок; гидрофобная известь, обработанная при размоле битумом, что продлевает срок ее годности, облегчает хранение (на открытых площадках) и ликвидирует вредное воздействие на рабочих; керамзитовый гравий получает большую перспективу применения в районах отсутствия каменных материалов; поверхностно-активные и активные добавки, улучшающие сцепление битумов и дегтей с каменными материалами.
В настоящее время выработаны новые прогрессивные требования к автомобильным дорогам, в том числе и к их основному элементу - земляному полотну. Суть их в том, что дороги в плане и профиле надлежит проектировать из условия наименьшего ограничения скорости с обеспечением необходимой безопасности движения, не допуская участков, на которых для водителей создается оптическое впечатление провалов, резких поворотов и снижения видимости. Этим требованиям «обертывающая» проектировка, хотя бы и в насыпях, не удовлетворяет, и ныне прогрессивной становится «секущая» проектировка (чередование насыпей и выемок). Устойчивость и снегонезаносимость земляного полотна в этом случае обеспечивают рядом мероприятий (применение морозостойких грунтов, очень пологих откосов, защитное озеленение и др.).
В новых требованиях повышены расчетные скорости движения, что отражается на уклонах и радиусах закруглений, увеличена ширина дорожной одежды и земляного полотна.
Глава 2: Строительство автодорог
2.1. Организация и
Последовательность строительства устанавливается исходя из деления всех дорожно-строительных работ на три периода: подготовительный, основной и заключительный.
В подготовительный период осуществляется организационно-техни-ческая подготовка строительства для обеспечения его развёртывания на начальных участках, определённых проектом организации строительства.
В основной период выполняют все строительные работы.
В заключительный период ликвидируют базы и другие временные сооружения, проводят рекультивацию земель.
Все виды работ по строительству автодорог разделяются на:
заготовительные – включают подготовку и хранение материалов, полуфабрикатов и деталей, изготавливаемых предприятиями стройиндустрии (заготовка камня, приготовление асфальтобетона, изготовление конструкций мостов, труб, дорожной обстановки);
транспортные – производится перевозка дорожных материалов ав-томобильным, железнодорожным или водным транспортом. В эту группу работ входит доставка материалов и полуфабрикатов на склады, заводы, промежуточные базы и на места непосредственной укладки;
строительно-монтажные работы – выполняются работы по возве-дению всех элементов поперечного профиля дорог, устройство до-рожной обстановки, строительство зданий и сооружений дорожной инфраструктуры.
По равномерности и повторяемости дорожно-строительные работы разделяются на линейные и сосредоточенные.
Линейные – работы, объёмы которых равномерно распределены по всему объекту. К ним относятся: земляные работы, устройство оснований и покрытий, устройство водопропускных труб, небольших подпорных стенок и др.
Сосредоточенные – работы большой трудоёмкости, сосредоточенные на незначительном протяжении ( мосты, большие выемки и насыпи, дорож-ные развязки на нескольких уровнях, водопропуски большого расхода ).
Для организации линейных работ применяются два метода: поточный и раздельной организации. Поточным методом выполняются дорожно-строительные работы на всех линейных объектах, имеющих достаточную протяжённость. Комплексный поточный метод предусматривает непрерыв-ное и равномерное производство в течение всего периода строительства. Если протяжённость участка дороги недостаточна и периоды развёртывания и свёртывания потока превышают время его эффективной работы, то работы ведутся методом раздельной организации, при котором каждый строительный процесс выполняется самостоятельно.
Аналогично выполняются сосредоточенные площадочные работы. При организации строительства в целом, широко распространён и некомплексный поточный метод, когда земляное полотно, малые и средние мосты и трубы возводят за год до устройства дорожной одежды поточным методом, а дорожную одежду сооружают отдельно (поточным методом, не связанным единым графиком всех работ).
В процессе технологического проектирования принимаются наиболее современные технологии производства дорожно-строительные работ на основе комплексной механизации. В каждом специализированном потоке предусматривается ведущая машина, с которой увязываются производи-тельности вспомогательных машин и механизмов. Эффективность выбора комплекта машин оценивается себестоимостью выполнения единицы измерения работ (1км, 1м3 , 1т и др.).
Особенности автодорожного строительства необходимо учитывать при составлении календарных графиков и стройгенпланов. Они обязательно должны «привязываться» к топографии местности, учитывать передвижной характер производства работ, поставку большого количества строительных материалов, конструкций и изделий. Стройгенпланы должны составляться на различные периоды строительства и на все участки со специфическими условиями труда.
Подготовительные работы:
Подготовительные работы в автодорожном строительстве ведутся практически постоянно. По мере завершения одного участка дороги необ-ходимо подготовить фронт работ для следующего.
Состав подготовительных работ устанавливается в «Проекте произ-водства работ». Примерный перечень технологических комплексов:
создание геодезической основы и разбивка трассы;
расчистка полосы отвода;
водоотведение и временное водопонижение;
вынос инженерных сетей и снос зданий и сооружений, попадающих в полосу отвода;
устройство временных автодорог и объездов;
устройство карьеров и резервов.
Подготовительные работы можно начинать только после утверждения полосы отвода и заключения договоров на земельные участки временно используемые для нужд строительства (реституты). После завершения строительства реституты возвращаются землепользователю с обязательной рекультивацией.
Геодезическая разбивочная основа создаётся в виде системы полиго-нометрических (теодолитных) ходов вдоль трассы автодороги. Базовые координаты и отметки разбивочных точек должны быть получены не менее чем от двух реперов существующей геодезической сети. Необходимо при-нимать меры к обеспечению сохранности и устойчивости геодезических знаков.
Трассой называется совокупность линий определяющих положение автодороги в плане (продольная ось, бровки и подошвы откосов).Разбивка трассы (восстановление и закрепление) производится следующим образом:
отметки по оси дороги восстанавливаются не менее, чем через 100 м по прямой и 20 м на кривых участках. Закрепление производится прочно забитыми кольями и высокими вехами или колышками (сторожками) с выносом их за пределы зоны работ землеройной техники и указанием расстояния выноски. Пикетаж – прочно вбитыми кольями с выносом их за пределы полосы работ.
границу подошвы насыпи закрепляют колышками через 20…50 м или бороздой;
углы поворота трассы – прочно вкопанными угловыми столбами (диаметром не менее 10 см и высотой 0,5…0,75 м ). Столбы распо-лагаются на продолжении биссектрисы угла в 0,5 м от его вершины. На столбах закрепляются таблички с параметрами углов;
Полоса отвода закрепляется ст
олбами в каждую сторону от оси дороги.
Технологии выполнения подготовительных работ принципиально не отличаются от принятых в гражданском строительстве.
2.2. Основные правила при
Сооружение земляного полотна:
Земляное полотно является основным конструктивным элементом автомобильной дороги и его сооружение (организация и технологии произ-водства работ) является определяющим в автодорожном строительстве (см.рис 2)
При сооружении земляного полотна выполняются следующие техно-логические комплексы строительных работ:
детальная разбивка элементов дороги и подготовка основания;
разработка выемок и возведение насыпей;
уплотнение грунта;
окончательная планировка, укрепление откосов.
Разработка выемок и возведение насыпей – основные объёмы работ при возведении земляного полотна. В зависимости от рельефа местности попе-речные профили могут иметь различный вид (см. рис.3).
Уплотнение отсыпанных грунтов:
Уплотнение грунтов в искусственно отсыпанных насыпях преследует следующие цели:
способствует улучшению структуры грунта и его однородности;
повышает устойчивость земляного полотна;
уменьшает неравномерные осадки при увлажнении, промерзании и оттаивании грунтов отсыпки;
обеспечивает максимально возможный модуль упругости верхних слоёв грунта, позволяющий уменьшить потребную толщину доро-жной одежды.
Создание устойчивого земляного обязательно во всех случаях, когда дорожная одежда устраивается непосредственно после возведения насыпи и в выемках в пределах 1,2,5м. Значение необходимой плотности устанавливается в проекте (в пределах 0,85…0,98 от плотности в естественном залегании).
Многочисленные эксперименты показывают, что для получения наиболее плотной структуры необходимо, чтобы влажность грунта была такой, при которой процент защемлённого воздуха находился в пределах 4-6%. При этом образуются наиболее прочные гидратные оболочки, обеспечивающие минимальную фильтрацию и наименьшее разбухание грунта, а следовательно, и наивысший возможный модуль упругости. Если влажность ниже, т.е. объём пор, занятый воздухом, выше, то устойчивой структуры не создаётся и при увлажнении грунт легко разбухает, и тем больше, чем ниже влажность, а при недостаточной плотности, наоборот, доуплотняется и даёт осадку, а модуль упругости в обоих случаях падает. Если влажность вытесняет указанный процент воздуха, то структура также делается неустойчивой, особенно при ударном уплотнении, и модуль упругости уменьшается.
Выбор способа уплотнения зависит от вида грунта и его влажности.
Укатка – применяется почти для всех видов грунтов. Используют-ся различные виды катков: пневмоколёсные и гладкие самоходные - для всех грунтов; кулачковые - для связных ; решётчатые – несвяз-ных обломочных, комковатых, мёрзлых. Катки могут быть самоход-ные и прицепные массой от 3-х до 25т.
Вибрирование – применяется при несвязных и малосвязных грун-тах (песках). Используются вибрационные катки прицепные и самоходные массой 3-12т, виброуплотняющие плиты массой 125-750кг, вибротрамбовки.
Трамбование – применяется для всех видов грунтов, укладываемых в стеснённых условиях, в зимнее время, отсыпками большой толщины (до 1,5м), отсыпи на откосах и др. Используются трамбу-ющие плиты, подвешенные к стреле экскаватора массой 2-12т; дизельтрамбовки на базе трактора Т-130; лёгкие (0,1-1,5т) пневма-тические и электричекие трамбовки. При расчёте эффективности трамбования задаются высотой падения плиты и рассчитывают количество ударов.
После уплотнения
производится лабораторный
Устройство специальных слоёв в земляном полотне:
Дополнительные слои и прослойки снижают влажность в различных точках земляного полотна, что предохраняет насыпь от замерзания и после-дующих неравномерных осадок после оттаивания. Мероприятия по снижению влажности грунтов обязательно применяются при использованию пучинистых грунтов. Дополнительные слои и прослойки помогают уменьшать толщину дорогостоящих слоёв дорожной одежды.
Дополнительные слои разделяются по назначению:
морозозащитные (теплоизолирующие) – применяются для повыше-ния температуры насыпи в зоне льдообразования. Выполняются из бетонных смесей с лёгким заполнителем; пористых каменных мате-риалов, обработанных вяжущими; золошлаковых смесей. Высокий эффект даёт укладка различных синтетических материалов.Укладка их производится по индивидуальным технологическим схемам.
Дренирующие – повышают коэффициент фильтрации насыпи в опасных зонах (по условиям замерзания). Устраиваются отсыпкой и уплотнением крупнозернистых песков, щебня различных фракций, сортированного камня.
Водонепроницаемые – устраиваются по откосам и под дорожной одеждой, служат для отсечения атмосферных вод. Выполняются из гидроизола, синтетической плёнки. Часто используется пропитка местного грунта органическим вяжущим (гудроном, жидким биту-мом, нефтяными эмульсиями). После пропитки производится рых-ление с последующей укаткой.
Капилляропрерывающие (противозаиливающие) – создают пре-граду для подъёма капиллярной воды. Применяются при высоком уровне грунтовых вод. Основа конструкции – слой из дренирую-щего материала по которому невозможно капиллярное поднятие воды. Выполняются в виде «обратного фильтра» из песка и щебня различных фракций.