WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Обоснование конструктивно-технологических решений по земляному полотну железных дорог на многолетнемёрзлых основаниях

На правах рукописи

ЧЕРКАСОВ Александр Михайлович

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ЗЕМЛЯНОМУ ПОЛОТНУ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ НА МНОГОЛЕТНЕМЁРЗЛЫХ ОСНОВАНИЯХ

05.22.06 – Железнодорожный путь,

изыскание и проектирование железных дорог

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ)

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Таисия Васильевна Шепитько

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Георгий Сергеевич Переселенков

кандидат технических наук,

Галина Ивановна Бондаренко

Ведущее предприятие: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный университет путей сообщения» (СамГУПС)

Защита состоится «04» июня 2009 г. в 12 00 час. на заседании диссертационного совета Д218.005.11 при Московском государственном университете путей сообщения, по адресу: 127994, ГСП-4, Москва, ул. Образцова, д.9, стр. 9, ауд. 1235.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета путей сообщения. Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу совета университета.

Автореферат разослан «28» апреля 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

профессор Ю.А. Быков

Актуальность темы. Стратегия развития железнодорожного транспорта Российской Федерации до 2030 года (Стратегия-2030) предусматривает существенное увеличение объемов железнодорожного строительства в районах распространения многолетнемёрзлых грунтов. Необходимым условием выполнения этой задачи является разработка и выбор обоснованных конструктивно-технологических и организационных решений по земляному полотну железных дорог на многолетнемёрзлых основаниях с целью повышения его надежности, снижения общего срока строительства, обеспечения возможности круглогодичного производства земляных работ и сохранения экологии в зоне транспортного освоения.

Целью исследования является научное обоснование и выбор взаимоувязанных конструктивно-технологических и организационных решений по земляному полотну (насыпям) железных дорог на многолетнемёрзлых основаниях.

Задачи исследования. Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

  • обобщение и анализ существующих конструкций и технологий возведения железнодорожных насыпей на многолетнемёрзлых основаниях, в первую очередь, на п-ве Ямал и в Якутии;
  • разработка моделей и алгоритмов управления технологическими процессами возведения насыпей земляного полотна на многолетнемёрзлых основаниях во взаимосвязи с конструктивными решениями в режиме мониторинга;
  • исследование влияния характеристик грунтов на конструктивно-технологические решения и устойчивость насыпи;
  • разработка методики обоснования и регулирования конструктивно-технологических решений, а также рекомендаций по снижению ресурсозатрат.

Предметом исследования являются конструктивно-технологические и организационные решения по земляному полотну железнодорожных линий на многолетнемёрзлых основаниях.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в диссертации применены программно-целевой метод исследования, системный анализ, проведены аналитические расчеты технологических режимов, использованы основы теории надежности для оценки устойчивости насыпи и основания.

Научная новизна результатов заключается в разработке обоснованных взаимоувязанных конструктивно-технологических и организационных решений с целью обеспечения надёжности конструкции земляного полотна железных дорог, реализации новых технологий круглогодичного производства работ на многолетнемёрзлых основаниях, в том числе в Заполярной тундре. Конструктивные решения земляных сооружений рассматриваются в диссертации в зависимости от состава и динамики технологических процессов. Предложена методика, позволяющая с системотехнических позиций изменять конструктивные параметры земляного полотна при существенно переменных граничных условиях одновременно и во взаимосвязи с изменением организационно-технологических решений в режиме мониторинга.

Практическая ценность исследования заключается в использовании результатов при:

  1. выборе конструктивно-технологических решений для железнодорожного земляного полотна в районах распространения многолетнемёрзлых грунтов;
  2. проектировании производства работ по устройству насыпей на многолетнемёрзлых основаниях, в том числе в условиях Заполярной тундры;
  3. научном сопровождении при реализации проектов железнодорожных линий в районах Сибири и Заполярной тундры.

Разработанные в диссертации новые конструктивно-технологические решения внедрены на экспериментальном участке разъезд Хралов – станция Сохонто железнодорожной линии Обская – Бованенково и участке Томмот-Кердем в режиме пускового комплекса железнодорожной линии Беркакит-Томмот-Якутск (Нижний Бестях).



На защиту выносятся:

1. Методика обоснования и выбора взаимоувязанных конструктивно-технологических и организационных решений по земляному полотну железных дорог на многолетнемёрзлых основаниях.

2. Модель и алгоритмы управления технологическим процессом возведения насыпей земляного полотна на многолетнемёрзлых основаниях во взаимосвязи с конструктивными решениями с целью обеспечения надёжности земляного полотна.

3. Конструкция и технология круглогодичного производства земляных работ по возведению железнодорожной насыпи с сохранением экологии в зоне строительства.

4. Система мониторинга земляного полотна, отслеживающая отклонения конструктивных, технологических и организационных параметров от запланированных проектом.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр «Организация, технология и управление строительством» (2006-2009 гг.), «Путь и путевое хозяйство» (2009 г.) МИИТа; на научно-практических конференциях «Неделя Науки» в 2006, 2007 гг.; на семинаре по вопросам инженерного карстоведения (г. Дзержинск), приуроченном к 55-летию деятельности предприятия «Противокарстовая и береговая защита» и 70-летию со дня рождения В.В. Толмачева, 2007 г.; на VIII и IX научно-практических конференциях «Безопасность движения поездов», в 2007 и 2008 гг.; на IV и V научно-технических конференциях с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути», посвященных памяти профессора Г.М. Шахунянца, 2007 и 2008 гг.; на XVII международной конференции «Транспорт 2007» в ВТУ им. Т. Каблешкова, г. София (Болгария), 2007 г.; на III и IV общероссийских конференциях изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации», ПНИИИС, 2007 и 2008 гг.; на научном семинаре «Роль молодых ученых в развитии железнодорожного транспорта», 2007 г.; на VIII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2008; V Научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи – путь к обществу, основанному на знаниях», 2008 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 13 работ, из которых 9 – по теме диссертации, в том числе 2 – в изданиях перечня ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и пяти приложений. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста и 10 страницах приложений, содержит 56 рисунков и 23 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и сформулированы цели и задачи диссертационной работы. Дан обзор научных исследований в области конструктивно-технологических решений по земляному полотну железных дорог, в том числе в районах распространения многолетнемёрзлых грунтов, выполненных Е.С. Ашпизом, Г.И. Бондаренко, В.В. Виноградовым, В.И. Грицыком,

С.М. Ждановой, Г.Н. Жинкиным, П.И. Дыдышко, М.И. Ивановым,

В.Г. Кондратьевым, Г.Г. Коншиным, Я.С. Крафтом, В.А. Кудрявцевым,

С.Я. Луцким, Г.П. Минайловым, И.В. Наком, В.В. Пассеком,

Г.С. Переселенковым, С.П. Першиным, В.А. Позиным, Т.В. Потатуевой,

И.В. Прокудиным, Л.Т. Роман, Э.С. Спиридоновым, П.М. Токаревым,

Л.Н. Хрусталёвым, Г.М. Шахунянцем, Т.В. Шепитько, В.П. Чернавским,

Б.И. Цвелодубом, А.А. Цернантом, Т.Г. Яковлевой и другими учеными.

В первой главе выполнен анализ существующих теоретических исследований и их практической реализации по вопросам возведения земляного полотна железных дорог на многолетнемёрзлых основаниях.





Вопросы разработки конструкции и проектирования земляного полотна неразрывно связаны с вопросами технологии его сооружения. Уже на стадии проекта отбирают и используют такие конструктивные решения, которые являются технологичными для конкретной дороги и региона её расположения. В ходе земляных работ исходные условия и параметры, предусмотренные в проекте, меняются, в связи, с чем корректируются и уточняются первоначальные, а при необходимости – разрабатываются новые конструкции. Между тем, научные исследования по этим проблемам, как правило, специализированы по конструктивным или технологическим вопросам. Поэтому, в соответствии с целью диссертации, исследование состояния вопроса выполнено с акцентом на взаимосвязь научных работ по конструкции и технологии. В работе будет показано, что для регионов распространения многолетнемёрзлых грунтов и неустойчивой экологии такой подход является необходимым.

Возведение земляного сооружения на многолетнемёрзлых основаниях связано с необходимостью координации во времени и по трассе сложных физико-механических, технологических процессов. На первом этапе для конкретного объекта рассматривается, как правило, возможность применения типовых конструктивно-технологических решений. Запроектированная конструкция и соответствующая ей технология определяют объемы земляных работ и, как следствие - сроки их выполнения. Контроль и сравнение этих сроков с контрактными относится уже к сфере организации производства. В случае невозможности их соблюдения рассматривается возможность и целесообразность принятия альтернативных вариантов. На втором этапе разрабатываются технологические режимы производства работ на многолетнемёрзлых основаниях; при этом также возникает необходимость в координации конструктивных, технологических и организационных, в первую очередь, срокообразующих решений. Именно эта комплексная задача не имеет достаточно полного методического обоснования и должна быть решена в настоящей диссертационной работе.

Методика обоснования и выбора рациональных конструктивно-технологических и организационных решений по земляному полотну на многолетнемёрзлых основаниях должна учитывать воздействие на сооружаемый объект неблагоприятных погодно-климатических и инженерно-геологических факторов, постоянные изменения технологических параметров и характеристик грунтов. В связи с этим, важным компонентом реализации принятых решений является мониторинг производственной ситуации.

Мониторинг связан с выявлением, регулированием и "совместной оптимизацией" воздействия факторов внешней среды и внутренних факторов системы, результатом чего является взаимоувязанное формирование инвестиционных планов и календарных графиков проектирования и сооружения железных дорог.

Таким образом, несмотря на большое количество исследований, посвященных разработке конструктивно-технологических и организационно-управленческих решений по земляному полотну на многолетнемёрзлых основаниях, отсутствует методика их взаимоувязанного выбора с системных позиций.

Во второй главе разработана методика формирования конструктивно-технологических и организационных схем сооружения земляного полотна на многолетнемёрзлых основаниях. Для их обоснованного выбора в диссертации разработана принципиальная схема (рисунок 1), обеспечивающая надежность земляного полотна.

Рисунок 1 - Принципиальная схема взаимосвязи конструктивно-технологических и организационных решений по земляному полотну на многолетнемёрзлых основаниях.

Из схемы видно, что конструктивно-технологические и организационные решения в проектах земляных сооружений (насыпей, выемок, и др.) на многолетнемёрзлых основаниях взаимоувязаны, а их выбор рассмотрен как комплексная задача в связи с тем, что на стадиях проектирования, производства работ и эксплуатации непрерывно меняются инженерно-геологические, климатические, грунтовые характеристики. Методика решения этой задачи с системотехнических позиций основана на постоянном мониторинге характеристик с целью определения их совместного влияния на результирующие показатели: срок сдачи земляного полотна под укладку пути, открытие временной эксплуатации, темпы и стоимость работ. Методические этапы решения задачи в такой постановке приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Методические этапы принятия конструктивно-технологических и организационных решений при сооружении земляного полотна.

Этапы расчетов Расчетные параметры
I Конструктивно-технологические решения
1 Определение состава и объемов работ по технологическим процессам в базовом варианте конструкции [Vj], j = 1,…,n
2 Расчет фондов машиноресурсов, производительности и продолжительности процессов [Фj], [Пj], [tj]
3 Календарный график производства работ на участке, определение срока выполнения комплекса работ [Тi] = f [tj]
4 Календарное планирование (сетевая модель) на фронте работы мехколонны [Тк] = f [Тi]
5 Определение результирующих показателей - стоимости и сроков сдачи земляного полотна под укладку пути Сзр, [Тк]
II Мониторинг экспериментальных участков земляного полотна
6 Корректировка базового варианта конструкции и объемов работ в зависимости от сезона производства работ на многолетнемёрзлых грунтах [Vнj], j = 1,…,n
7 Регулирование технологических процессов во взаимосвязи с принятым вариантом конструкции земляного полотна [ФМК], [ПМК],

При выборе и обосновании конструктивно-технологических решений большую роль играет условие завершения работ в контрактный срок, за счет чего задача относится уже к сфере организации производства. На участках распространения многолетнемёрзлых грунтов в основаниях часто возникает необходимость в корректировке первоначально принятых конструкций в зависимости от времени года для их реализации, а также - в координации технологических и организационных, в первую очередь, срокообразующих решений.

На стадии организации технологически обоснованные сроки производства работ на отдельных участках включаются в сводный проект организации работ по пусковому комплексу или по магистрали в целом. В результате появляются прямые и обратные связи между локальными конструктивно-технологическими решениями и организацией строительного производства в целом. С учетом этого в диссертации разработана модель взаимосвязи конструктивных, технологических и организационных параметров при строительстве земляных сооружений на многолетнемёрзлых основаниях, которая объединяет интересы конструкторов, технологов и организаторов строительного производства (рисунок 2).

Алгоритм взаимосвязи параметров (см. таблицу 1) основан на расчете комплексной характеристики – сроков производства земляных работ и сдачи земляного полотна под укладку пути:

(1)

где Vij – объем работ i–го исполнителя на j-м участке;

Ni – количествo исполнителей (машин, бригад в комплекте) на участке;

Пij, Фi – производительность и фонд рабочего времени машин;

- грунтовые характеристики; G – технологические характеристики.

Рисунок 2 – Моделирование взаимосвязи конструктивных, технологических и организационных параметров.

Предложенный алгоритм реализован для участков сооружения земляного полотна на многолетнемёрзлых основаниях в Якутии и на Ямале.

МИИТом (с участием автора) разработан комплексный организационно-технологический регламент по устройству земляного полотна на участках распространения льдонасыщенных грунтов железнодорожной линии Беркакит-Томмот-Якутск (Нижний Бестях), участок Томмот-Кердем. Этот регламент обеспечивает реализацию технологической концепции минимального нарушения прилегающей к земляному полотну полосы отвода за счет применения двухэтапной организации работ. На первом этапе предусматривается устройство насыпи пониженного профиля для проезда автомобилей и строительной техники, развертывания первоочередных работ подготовительного периода и части основных работ на объектах с сосредоточенными объемами; на втором - устройство насыпи на полный профиль для круглогодичного проезда техники и автомобилей вдоль трассы железной дороги по уширенной берме переменной высоты.

В регламенте определена связь основных локальных технологических схем и их влияние на конструкцию насыпи при разработке скальных грунтов в карьере и устройстве насыпей с бермой переменной высоты для транспортирования грунта и транзитного притрассового проезда (рисунок 3).

Представленные схемы и их агрегирование по технологическим процессам позволили рассчитать общий срок Тзр возведения земляного полотна железной дороги, который сравнивается с контрактным Тк, взятым с календарного графика сооружения земляного полотна. Этот важнейший консолидирующий параметр между конструктивными и технологическими решениями в принципиальной схеме (см. рисунок 1) является основой для расчета потребности в машиноресурсах:

(2)

где V – объем земляных работ на участке;

VБ – объем дополнительных земляных работ по устройству бермы;

Ni – количествo исполнителей (машин, бригад в комплекте) на участке;

Пij, Фi – производительность и фонд рабочего времени машин;

F(t) – временная функция.

А) Последовательность выполнения технологических процессов (в плане)

 Б) Поперечный профиль скальной насыпи с бермой Схема-5

Б) Поперечный профиль скальной насыпи с бермой

 Схема разработки карьера №21 с применением погрузчиков и отсыпки-6

Рисунок 3 - Схема разработки карьера №21 с применением погрузчиков и отсыпки насыпи автосамосвалами (А) и схема двухэтапного возведения насыпей (Б) на льдонасыщенных грунтах и просадочных основаниях (на примере участка 571-575км ж.д. линии Томмот-Кердем).

Параметрическая взаимосвязь между конструкцией скальной насыпи и технологией ее возведения на многолетнемёрзлых грунтах (см. рисунок 3) обеспечивается размерами бермы:

В = f (А, Э), Н = f (hпр,Тпр), (3)

где В, Н- соответственно, ширина и высота бермы,

А, Э – габариты проезда автомобилей и землеройной техники (автосамосвалов и экскаваторов);

hпр,Тпр – глубина сезонного протаивания и календарный период производства земляных работ.

Регулирующая роль конструктивных параметров состоит в следующем: габариты проезда автомобилей и строительной техники могут быть изменены за счет вариантов транспортных потоков из карьеров и вдоль трассы, а календарное планирование дает возможность выбрать оптимальную очередность производства земляных работ с минимальным нарушением участков с многолетнемёрзлыми основаниями.

Разработанная в диссертации методика предусматривает по каждому из конкурентных вариантов конструктивно-технологических схем контроль организационных параметров – сроков завершения осадки основания и насыпи для возможности выполнения следующего по технологии процесса - устройства верхнего строения пути.

В третьей главе разработана методика взаимоувязанного выбора конструктивных решений и параметров интенсивных технологических режимов на участках распространения льдонасыщенных грунтов на железнодорожной линии Беркакит-Томмот-Якутск (Нижний Бестях), участок Томмот-Кердем.

Интенсивная технология основана на взаимодействии физико-технических процессов в конструкции земляного полотна на стадии производства работ и эксплуатации; технологических процессов и режимов работы машин (послойной отсыпки, интенсивности виброуплотнения и мелиорации); процессов взаимодействия грунтов насыпи и основания.

Методической основой интенсивной технологии является единое параметрическое описание указанных процессов, анализ их изменения во времени и управление параметрами с целью постоянного pегулиpования качества земляных сооружений. Вместе с тем, реализация интенсивной технологии потребовала учета влияния динамического воздействия конструктивно-технологических параметров на контрактные организационные условия. Продолжительность сооружения земляного полотна в режиме интенсивной технологии зависит от 3-х факторов:

1) производственных характеристик (количества Ni машин в комплекте, производительности Пij машин, фондов Фi рабочего времени);

2) конструктивных (дренажных) вариантов tдр улучшения грунтов основания;

3) интенсивности осадок при регулируемом виброуплотнении tит:

(4)

Очевидна и обратная связь: влияние соответствия расчетной продолжительности сооружения земляного полотна организационному условию - контрактному сроку на необходимость регулирования первоначально принятых конструктивных и производственных параметров Ni, tдр, tит.

При этом осуществляется выбор технологических параметров, которые улучшают эксплуатационные характеристики земляных сооружений уже в период производства работ. Это - уменьшение осадки (S); повышение модуля деформации (E); повышение прочностных характеристик грунтов основания.

Эффективность регулирования конструктивно-технологических решений состоит в снижении затрат за счет отказа от дорогостоящих мероприятий по укреплению основания земляного полотна, повышении прочности основания и достижении наибольших осадок за счёт сокращения периода консолидации многолетнемёрзлого основания.

Установлено, что при устройстве насыпи на льдонасыщенных грунтах параметрами, обеспечивающими взаимосвязь между конструкцией насыпи и технологией ее возведения, являются характеристики вибрационной нагрузки и размеры дренажных устройств (схемы дренажный прорезей).

Четвертая глава диссертации посвящена выбору конструктивно-технологических и организационных решений при устройстве насыпей в Заполярной тундре (на примере технологического регламента экспериментальных работ на участке раз. Хралов – ст. Сохонто новой железнодорожной линии Обская – Бованенково). Для объектов в Заполярной тундре задача выбора конструктивно-технологических и организационных решений связана, в первую очередь, и, главным образом, с уникальными природными условиями и явлениями. В диссертации предложены новые конструктивно-технологические и организационные решения, учитывающие эти условия. При этом срок производства работ с учетом технологических переделов определяется следующим образом:

(5)

где Vij – объем работ i–го исполнителя на j-м участке;

Ni – количествo исполнителей (машин, бригад в комплекте) на участке;

Пij, Фi – производительность и фонд рабочего времени машин;

tож – время на технологическое ожидание при многоэтапном устройстве насыпи.

МИИТом (с участием автора) разработан технологический регламент сооружения земляного полотна на экспериментальном участке раз. Хралов – ст. Сохонто, в котором реализованы новая конструкция и технология, защищенные как изобретение. Технологический регламент передан ОАО «Ямалтрансстрой» в виде рекомендаций для экспериментального производства работ. В качестве организационного фактора, объединяющего конструктивно-технологические решения на отдельных участках, в нём предложено устройство технологической автодороги в теле будущей железнодорожной насыпи, обеспечивающей постоянный внутрипостроечный транспорт с целью доставки на трассу материалов и конструкций (рисунок 4).

Новая технология включает следующие процессы. В период отрицательных температур выполняется устройство землевозных подъездов 1 от карьеров 2 к трассе 3 с устройством временных накопителей грунта (блуждающих карьеров) 4 вдоль годового фронта сооружения земляного полотна железной дороги. По землевозным подъездам производится доставка грунта и устройство по оси будущей железнодорожной насыпи технологической автодороги, обеспечивающей одно- или двухсторонний автопроезд (рисунок 5). Для предотвращения деформаций при оттаивании грунта в насыпи технологической автодороги устраиваются геотекстильные обоймы, в основание укладывается пенополистирол, основная площадка укрепляется георешеткой и скальным грунтом (расчетная высота конструкции не должна допускать сезонного оттаивания основания).

 Схема устройства насыпи из блуждающих карьеров-накопителей-9

Рисунок 4 - Схема устройства насыпи из блуждающих карьеров-накопителей челночным методом – с движением автосамосвалов без разворота на насыпи в Заполярной Тундре:

1 - землевозные подъезды; 2 - карьеры грунта; 3 - ось трассы; 4 – блуждающие (притрассовые) карьеры; 5 – сухомёрзлый грунт; 6 – твёрдомёрзлый грунт; 7 - направление движения автосамосвалов; 8 - фронт работ.

 Последовательность возведения земляного полотна с технологической-10

Рисунок 5 - Последовательность возведения земляного полотна с технологической автодорогой, расположенной по оси пути.

Сооружение технологической автодороги должно быть завершено до начала летнего периода на всем фронте отсыпки. Конструкция автодороги проверяется теплотехническим расчетом.

В таком исполнении технологическая автодорога, во-первых, приобретает конструктивную функцию - становится ядром жесткости будущей постоянной насыпи железной дороги, а, во-вторых, - организационную, так как обеспечивает внутрипостроечный транспорт для всех подрядных организаций на трассе и расстановку техники на рабочих участках к началу теплого периода. В период положительных температур осуществляется завершение отсыпки железнодорожной насыпи до проектного очертания с использованием уже существующего к этому времени сплошного технологического автопроезда, укрепление откосов и основной площадки земляного полотна.

За счет круглогодичного производства работ сроки строительства на рассматриваемом участке сокращаются на 12 %, по сравнению с конструктивно-технологическими решениями по отсыпке земляного полотна, предложенными ОАО «Ленгипротранс». При расчете эффективности применения предложенного конструктивно-технологического решения необходимо, помимо сокращения сроков производства работ, учитывать увеличение эксплуатационной надёжности земляного полотна и сокращение затрат на текущее содержание пути.

В соответствии с ФЗ от № 184-ФЗ «О техническом регулировании» основой нормативного обеспечения должны стать технические регламенты и нормы, обеспечивающие, главным образом, надёжность сооружений. Она должна быть заложена уже на стадии проектирования за счет разработки и реализации не только технологических регламентов, но и мониторинга производства.

В диссертации, по результатам исследований Е.С. Ашпиза, А.А. Цернанта и др. ученых принимается понятие мониторинга, как определенной процедуры управления состоянием геотехнической системы «земляное полотно», осуществляемой по целевой программе и состоящей из наблюдений, измерения и оценки параметров процесса; прогноза развития состояния и разработки регулируемых технологических режимов её функционирования.

Под технологическим мониторингом в диссертационной работе понимается контроль состава, последовательности и результатов выполнения технологических процессов во взаимосвязи с мониторингом состояния насыпи и основания. Он включает не только функции измерения, передачи и накопления оперативной информации, но и компоненту обработки информации для подготовки и принятия организационно-управленческих решений по корректировке возникающих отклонений конструктивно-технологических параметров (рисунок 6).

Рисунок 6 – Схема системы мониторинга

Общие выводы:

1. В диссертации разработана новая методика обоснованного выбора конструктивно-технологических решений с учетом технологических изменений граничных условий (динамики температур, границы нулевых амплитуд и др.), принятых для расчета конструкции железнодорожных насыпей на многолетнемёрзлых основаниях в ходе производства земляных работ. Методика основана на пошаговом (после каждого технологического передела) мониторинге состояния насыпи и основания, определении новых характеристик грунтов, оценке устойчивости и регулировании конструктивных параметров, связанных с технологией производства земляных работ по I и II принципам.

2. В ходе обобщения опыта эксплуатации железных дорог на многолетнемёрзлых основаниях на Ямале и в Якутии установлено, что появление неравномерных и опасных деформаций земляных сооружений увеличивает расходы по содержанию железнодорожного пути в среднем в 1,5-2,2 раза. На некоторых участках эти расходы в 5-7 раз превышают затраты на текущее содержание пути. Обеспечить надежность земляных сооружений на многолетнемёрзлых основаниях позволяет комплексный подход, основанный на взаимосвязи конструктивно-технологических и организационных решений.

3. Разработана модель взаимосвязи конструктивных, технологических и организационных параметров земляных сооружений. На ее основе разработан алгоритм расчета, который позволяет анализировать взаимосвязь перечисленных параметров на стадии производства работ и оценивать их влияние на надежность земляного полотна на многолетнемёрзлых основаниях на стадии его эксплуатации.

4. Предложены и реализованы на экспериментальном участке железнодорожной линии Томмот-Кердем конструктивно-технологические схемы устройства насыпи с технологическими бермами, которые позволяют обеспечивать контрактные сроки сдачи готового земляного полотна под укладку пути.

5. С целью совершенствования конструкции, сокращения сроков сооружения земляного полотна и сохранения экосистемы Заполярной тундры предложен и защищен как изобретение способ устройства насыпи в криолитозоне с опережающим строительством технологической автодороги. Предложенные конструктивно-технологические решения обеспечивают круглогодичность производства работ и внутрипостроечный транспорт для всех подрядных организаций на трассе. Экономия сроков строительства за счет круглогодичности выполнения работ при этом составляет до 12 %.

6. С целью прогнозирования состояния земляного полотна и регулирования технологического процесса его возведения в диссертации разработана система мониторинга, которая позволяет компенсировать помехи различной природы, снижающие эффективность рациональных конструктивно-технологических и организационных решений при их практической реализации.

7. Результаты исследования использованы при:

1) разработке Технологического регламента и проведении работ на экспериментальном участке сооружения земляного полотна железнодорожной линии Томмот-Кердем в 2007 г;

2) разработке Технологического регламента «Производство, контроль качества и мониторинг экспериментальных работ по сооружению земляного полотна железнодорожной линии Обская – Бованенково на участке раз. Хралов – ст. Сохонто» в 2008 г (получена справка о внедрении).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Луцкий С.Я., Шепитько Т.В., Токарев П.М., Черкасов А.М. Конструктивно-технологические и экологические решения по сооружению земляного полотна в криолитозоне. «Путь и путевое хозяйство». №11, 2008, с. 33– 34.
  2. Луцкий С.Я., Шепитько Т.В., Токарев П.М., Долгов Д.В., Черкасов А.М. Организационно-технологический регламент и мониторинг сооружения земляного полотна. «Транспортное строительство». №1, 2008, с. 7 – 10.
  3. Черкасов А.М., Емельянов Д.С. Конструктивно-технологические решения при сооружении земляного полотна железных дорог в сложных инженерных условиях. Труды пятой научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути». - М.: МИИТ, 2008, с. 148-151.
  4. Шепитько Т.В., Черкасов А.М. О необходимости создания территориального технологического регламента для строительства железнодорожной линии Обская – Бованенково. Инженерные изыскания в строительстве. Материалы Третьей Общероссийской конференции изыскательских организаций. М.: ОАО ПНИИС, 2008, с. 181-182.
  5. Черкасов А.М., Матчуков А.Д. Современные конструктивно-технологические аспекты усиления земляного полотна в северных регионах страны. Труды научно-практической конференции Неделя науки-2007 «Наука МИИТа - транспорту», часть 1. -М.: МИИТ, 2007, с. II-34, II-35.
  6. Луцкий С.Я, Шепитько Т.В., Токарев П.М., Черкасов А.М. Организационно-технологические регламенты и мониторинг безопасности сооружения земляного полотна в экстремальных условиях. Сборник трудов МИИТа. Восьмая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов». Москва 2007г., с. II-8, II-9.
  7. Спиридонов Э.С., Токарев П.М., Черкасов А.М. Организационное регулирование железнодорожного строительства. Сборник трудов МИИТа. Девятая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов». Москва 2008 г., с. IV-5, IV-6.
  8. Шепитько Т.В., Черкасов А.М. Использование центробежного моделирования для обоснования конструктивно-технологических решений при строительстве транспортных объектов. Сборник трудов XVII международной конференции «Транспорт 2007». Высшее транспортное училище «Тодор Каблешков» г. София (Болгария), 2007, с. V-15 - V-18.
  9. Шепитько Т.В., Черкасов А.М. Новая технология сооружения земляного полотна в криолитозоне. VIII Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи НТТМ-2008/ V Научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи – путь к обществу, основанному на знаниях»: Сборник научных докладов/Мос. гос. строит. ун-т – М: МГСУ, 2008, с. 110-111.

ЧЕРКАСОВ Александр Михайлович

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ЗЕМЛЯНОМУ ПОЛОТНУ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ НА МНОГОЛЕТНЕМЁРЗЛЫХ ОСНОВАНИЯХ

Специальность 05.22.06 – Железнодорожный путь,

изыскание и проектирование железных дорог

__________________________________________________________

Подписано к печати Формат 60х80 1/16

Объем 1,5п.л. Заказ Тираж 80 экз.

__________________________________________________________

Типография МИИТ 127994, ГСП-4, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9



 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.