CC BY
39
И. Сологаев, А. П. Шевчик; ВНИИ ВОДГЕО. - М.: Стройиздат, 1991. - 272 с.
ON THE MODELING GEOFILTRATION PROBLEMS IN THE DESIGN OF HIGHWAYS
V. I. Sologaev
An approach to modeling geofiltration problems in the design of roads in terms of water filtration in the permeable layers of low hydraulic
power in the nonlinear formulation using special methods of mathematical analysis and advanced computer technology.
Сологаев Валерий Иванович - доктор технических наук, профессор.Основные направления научной деятельности: защита от подтопления. Общее количество опубликованных работ: 80 (восемьдесят).
УДК 625.72:528.486
АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ТОЧНОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВЫСОТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОСНОВАНИЙ И ПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Ю. В. Столбов, С. Ю. Столбова, Д. О. Нагаев, Л. А. Пронина
Аннотация. Выполнен анализ методов расчета точности геодезического контроля высотного положения оснований и покрытий автомобильных дорог. Приведены примеры расчета допусков с применением методов равного и ничтожного влияния погрешностей на окончательное положение конструкций и метода с учетом точности технологических процессов устройства конструктивных слоев дорожных одежд. Установлено, что расчет допусков с применением метода с учетом точности технологических процессов устройства конструктивных слоев дорожных одежд позволяет назначать наиболее обоснованные нормы точности для геодезического контроля и строительных работ.
Ключевые слова: точность, геодезический контроль, высотное положение, автомобильные дороги, амплитуды вертикальных отметок.
В соответствии с требованием п. 3.1. ГОСТ 21778-81 [1] при проектировании сооружений следует предусматривать правила и средства технологического обеспечения точности геометрических параметров конструкций в процессе их строительства. Для обеспечения точности геометрических параметров конструкций необходимо назначение обоснованных допусков при выполнении строительных и геодезических работ (геодезического контроля) в процессе возведения сооружений. Поэтому очень важно правильно рассчитать необходимую точность выполнения этих работ. Излишняя точность приводит к неоправданному увеличению затрат, а недостаточная точность - к браку. Обоснованность точности строительных и геодезических работ при воз-) ведении конструкций сооружений во многом зависит от применяемых методов их расчета.
Допуски на строительные и геодезические работы должны рассчитываться исходя из требований предъявляемых к точности гео-
метрических параметров конструкций сооружений. Такие параметры задаются в нормативных документах ГОСТ, СНиП и проектной документации на строительство сооружений. Следовательно, для обоснования допусков на эти работы необходимо решать обратную задачу, имея в нормативном документе показатель точности геометрического параметра сооружения.
В настоящее время для обоснования допусков на строительные и геодезические работы при возведении плоскостных сооружений (каковыми являются автомобильные дороги) могут быть использованы методики с применением следующих методов расчета их точности:
1) с использованием принципа равного влияния отдельных источников погрешностей на окончательное положение, законченных строительством, конструктивных слоев дорожных одежд;
2)с использованием принципа ничтожного влияния отдельных источников погрешностей на окончательное положение, законченных строительством, конструктивных слоев дорожных одежд;
3) с учетом точности технологических процессов строительства.
Рассмотрим возможность применения этих методов для обоснования точности строительных работ и геодезического контроля при устройстве конструктивных слоев оснований и покрытий автомобильных дорог для обеспечения их заданного высотного положения.
Среднеквадратическую погрешность в высотном положении конструктивных слоев при устройстве дорожных одежд можно представить следующим образом:
т 2 = тС + тГ , (1)
где тС - среднеквадратическая погрешность строительных работ;
тг - среднеквадратическая погрешность геодезических работ.
Основным критерием качества устройства конструктивных слоев оснований и покрытий автомобильных дорог, с точки зрения соблюдения их геометрических параметров, является значения амплитуд (алгебраических разностей) вертикальных отметок точек поверхностей. Этот критерий рекомендуется применять при приемке, законченных строительством, конструктивных слоев дорожных одежд в п.14.5 СНиП 3.06.03-85 (табл. 17) [2] и межгосударственном стандарте ГОСТ 30412-96. «Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий» [3].
В то же время, в обязательном приложении 2 СНиП 3.06.03-85, при оценке качества, законченных строительством, конструктивных слоев оснований и покрытий приводятся допускаемые отклонения результатов определений от проектных значений вертикальных отметок, а отклонения вычисленных значений амплитуд от нормируемых не приводятся как критерии оценки качества их устройства. В этом приложении приведены параметры используемые при оценке качества строительно-монтажных работ и условий их оценки: на «хорошо» с вероятностью Р = 0,90 (не более 10% отклонений могут быть выше нормируемых) и на «отлично» - Р = 0,95 (не более 5% отклонений могут быть выше нормируемых). Следовательно, при расчете точности строительных и геодезических работ возникает
необходимость перехода от нормативных допустимых отклонений (предельных погрешностей) к среднеквадратическим погрешностям с доверительными вероятностями Р = 0,90 или Р = 0,95 по выражению:
Sh
t
(2)
где 8Н - допустимое отклонение (предельная погрешность) высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд;
^ - нормируемый множитель при переходе от предельной к среднеквадратической погрешности высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд (при Р = 0,90 t = 1,645 и при Р = 0,95 t = 2,0 ).
СНиП 3.06.03-85 устанавливает допустимое значение амплитуд (алгебраическую разность) вертикальных отметок поверхностей конструктивных слоев при устройстве дорожной одежды с использованием комплекта машин без автоматической системы задания вертикальных отметок для дорог I, II и III категорий с шагом нивелирования 5 м, равное 8Н = 7 мм. В этом случае среднеквадратические погрешности при доверительных вероятностях Р = 0,90 и Р = 0,95 соответственно будут равны:
т = 7/1,645 = 4,26 мм и т = 7/2,0 = 3,50 мм При расчете методом «равного влияния» среднеквадратические погрешности на строительные (тС) и геодезические (тг) работы будут равны между собой:
тг = тС = т/41 , (3)
Значения среднеквадратических погрешностей будут:
при Р = 0,90 тг = тС = 4,2б/л/2 = 3,01 мм;
при Р = 0,95 тг = тС = 3,50/л/2 = 2,48 мм .
При расчете методом «ничтожного влияния» среднеквадратические погрешности на геодезические работы (тг) можно вычислить по выражению:
m
Z
(4)
где 1/Z - коэффициент ничтожного влияния погрешностей геодезических работ на общую погрешность высотного положения.
Если принять отношение среднеквадратической погрешности к самой погрешности mm/m, равным 10%, то Z = 2,2, а
тГ = 0,45 • m .
m =
m=
Г
При вероятностях Р = 0,90 и Р = 0,95 среднеквадратические погрешности на геодезические работы будут соответственно иметь значения:
тг = 0,45-4,26=1,92мм и тг = 0,45-3,50= 1,58мм.
Рассмотрим методику расчета допусков для геодезического контроля применяя метод с учетом точности технологического процесса устройства конструктивных слоев дорожных одежд.
Для определения предельной погрешности контрольных измерений необходимо установить значение коэффициента точности геодезического контроля (ТК) при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд. Исходными для его определения являются коэффициент точности технологического процесса (ТП) устройства оснований и покрытий, а так же значения вероятной величины С выхода погрешности за границу поля допуска С.
Коэффициенты точности контроля (ТК) и технологического процесса (ТП) определяются по выражениям:
Тк =дк/ А н ; (5)
ТП = 8н/ттех , (6)
где 8К - предельная допустимая погрешность контроля;
8Н - нормативное допустимое отклонение (предельная погрешность) высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд;
АН - нормативный строительный допуск, равный 28Н ;
ттех - среднеквадратическая погрешность технологических процессов устройства конструктивных слоев дорожных одежд.
Значение коэффициента точности геодезического контроля можно выбрать из таблицы [4], составленной по результатам численного интегрирования вероятностей появления ошибочно принятых конструкций (КП) и ошибочно забракованных конструкций (КН), по показателям ТП и С.
При расчете допусков на контрольные измерения назначение величины С необходимо осуществлять с учетом отечественной и мировой практики предъявления требований к качеству различной продукции.
В строительных нормах стран экономической взаимопомощи (СЭВ), которые действовали в СССР и многие из которых действуют и по настоящее время в нашей и других странах, погрешность измерений установлена в пределах 10% от допуска АН [4].
С учетом вероятной величины С выхода погрешности за границу поля допуска у ошибочно принятых конструктивных элементов, равной или меньше 10% от допуска, согласно [4], получены следующие значения среднеквадратических погрешностей контрольных геодезических измерений тг в процентах от допускаемых отклонений 8Н на завершенные
строительством конструкции, которые приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Значения среднеквадратических погрешностей контрольных геодезических измерений тг в процентах от допустимых отклонений 8Н на завершенные строительством конструктивные слои дорожной одежды
Доверительная вероятность, Р тг в % от 8Н при коэффициентах точности технологического процесса, ТП
1,0 1,5 2,0 2,5-3,0
0,90 27,4 33,4 54,7 60,8
0,95 22,5 27,5 45 50
Приведем пример расчета допусков на контрольные геодезические измерения методом с учетом точности технологического процесса устройства конструктивных слоев дорожных одежд. Примем значения среднеквад-
ратического отклонения результатов технологического процесса близким к предельно допустимой погрешности высотного положения, то есть ттех =8Н =±7 мм и значение вероят-
ной величины выхода погрешности за границу поля допуска С, равной 10% от допуска ДН .
В этом случае будет ТП = 1 и, согласно табл. 1, ТК = 22,5 % или 0,225, а предельная погрешность геодезического контроля будет дГ = 0,225 -ДН = 0,45 -дН = 3,15 мм. Тогда значения среднеквадратических погрешностей контрольных измерений при доверительных вероятностях Р = 0,90 и Р = 0,95 соответственно будут тГ = 3,15/1,645 = 1,92 мм и тГ = 3,15/2 = 1,58 мм. Подобным образом рас-
считаны нормы точности при коэффициентах
ТП = 1,5 и ТП = 2,0 .
Подставив в выражение (1) значения т и тГ , получим значения среднеквадратических погрешностей строительных работ тС .
Результаты расчетов точности геодезического контроля и строительных работ для обеспечения высотного положения оснований и покрытий автомобильных дорог с шагом нивелирования через 5 м, полученные с применением разных методов, приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Допуски на строительные и геодезические работы, рассчитанные разными методами, для обеспечения высотного положения конструктивных слоев дорожных одежд (без автоматической системы задания вертикальных отметок, категории дорог I, II, III) с шагом нивелирования через 5м
№ п\п Методы расчета с учетом Коэф-т точности техн-го ТП процесса Р Нормированное значение амплитуд вертикальных отметок Допуски на строительные работы Допуски на разбивочные работы
¿Н , мм тН , мм ¿С , мм тС , мм ¿Г , мм тГ , мм
1 Равного влияния погрешностей - 0,90 7 4,26 4,95 3,01 4,95 3,01
0,95 7 3,50 4,95 2,48 4,96 2,48
2 Ничтожного влияния погрешностей - 0,90 7 4,26 6,25 3,80 3,15 1,92
0,95 7 3,50 6,24 3,12 3,16 1,58
3 С учетом точности технологического процесса устройства конструктивных слоев дорожных одежд ,0 II П Т 0,90 7 4,26 6,25 3,80 3,15 1,92
0,95 7 3,50 6,24 3,12 3,16 1,58
,5 II П Т 0,90 7 4,26 5,86 3,56 3,85 2,34
0,95 7 3,50 5,86 2,93 3,85 1,92
Т П = 2,0 0,90 7 4,26 3,05 1,86 6,30 3,83
0,95 7 3,50 3,05 1,52 6,30 3,15
Сравнивая значения допусков, рассчитанных с применением разных методов, можно установить что, результаты, полученные с учетом точности близкой к предельной допустимой погрешности технологических процессов, равны тем, которые определены с применением метода «ничтожного влияния». По результатам расчета с применением метода «ничтожного влияния» требуется максимальная точность геодезического контроля, рассчитанная на выполнение строительных работ с предельными погрешностями. С повышением точности технологического процесса,
например при ТП = 2 , получим соответственно при Р = 0,90 и Р = 0,95 : тГ = 3,83 мм и
тГ = 3,15 мм. В этом случае, требования к
точности геодезического контроля значительно уменьшаются. Рассчитанные значения допусков для геодезического контроля с применением метода «равного влияния» завышены, а на строительные работы занижены.
В заключении можно сделать вывод, что применение метода расчета допусков с учетом точности технологических процессов устройства конструктивных слоев дорожных одежд позволяет назначать наиболее обосно-
ванные допуски для геодезического контроля и строительных работ, способствует обеспечению их заданного высотного положения, снижению трудозатрат и повышению качества строительства автомобильных дорог.
Библиографический список
1.ГОСТ 21778-81 (СТ СЭВ 2045-79). Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Основные положения. - Введ. 1980-12-02. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 9 с.
2.СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. - М.ЦИТП Госстроя СССР, 1985. -106 с.
3. ГОСТ 30412-96. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерения неровностей оснований и покрытий. - Введ. 1997-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 7 с.
4. Статистические методы контроля качества строительно-монтажных работ / Ю.В. Столбов - М.: Стройиздат, 1982, - 87 с.
THE ANALYSIS OF METHODS OF CALCULATION OF ACCURACY GEODETIC CONTROL OF HIGH-RISE POSITION OF THE BASES AND COVERINGS OF HIGHWAYS
Yu.V. Stolbov, S.Yu. Stolbova, D.O. Nagaev, L.A. Pronina
The analysis of methods of calculation of accuracy of geodetic control of high-rise position of the bases and coverings of highways is made. Examples of calculation of admissions with application of methods of equal and insignificant influ-
ence of errors on definitive position of designs and a method taking into account accuracy of technological processes of the device of constructive layers of road clothes are resulted. It is established that at calculation of admissions with application of a method taking into account accuracy of technological processes of the device of constructive layers of road clothes the most well-founded norms of accuracy for geodetic control and civil work are received.
Столбов Юрий Викторович - доктор технических наук, профессор кафедры «Геодезия», Основные направления научной деятельности: обоснование допусков на геометрические параметры строительных конструкций и контроль качества строительства Общее количество опубликованных работ: 125.
Столбова Светлана Юрьевна - кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой «Недвижимость и строительный бизнес». Основные направления научной деятельности: обоснование и обеспечение точности возведения зданий и сооружений. Общее количество опубликованных работ: 30. E-mail: [email protected]
Нагаев Дмитрий Олегович - инженер. Основные направления научной деятельности: строительство автомобильных дорог. Общее количество опубликованных работ: 9.
Пронина Лилия Анатолиевна - аспирант. Основные направления научной деятельности: строительство зданий и сооружений. Общее количество опубликованных работ: 5.
УДК 625.731
ИЗМЕНЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПОСЛЕ ИХ ОБРАБОТКИ РАСТВОРАМИ NAOH
К. В. Семашкин, В. Н.Шестаков
Аннотация. Изложены физико-химические предпосылки к снижению коэффициента фильтрации глинистых грунтов после их обработки растворами гидроксида натрия с добавкой негашеной извести. Приведены результаты лабораторных исследований, подтверждающих степень снижения коэффициента фильтрации, обработанного таким раствором легкого суглинка.
Ключевые слова: коэффициент фильтрации, глинистый грунт, раствор гидроксида натрия.
Введение земляное полотно может быть подтоплено
В процессе эксплуатации автомобильных (см. рис. 1). При этом степень увлажнения
дорог гидрогеологические условия прилежа- земляного полотна зависит от плотности грун-
щей территории могут изменяться. Например, та: чем больше последняя, тем меньше ко-
