В процессе эксплуатации дорог с твёрдым покрытием они, по истечении определённого срока эксплуатации, начинают выходить из строя под действием целого ряда причин:
- Влияние погодно-климатических факторов;
- Интенсивная нагрузка от перемещающихся транспортных средств;
- Естественное старение и износ;
- Нарушения технологии строительства;
- Использование материалов ненадлежащего качества;
- Несвоевременное выполнение профилактического обслуживания дорожного полотна.
Все виды ремонтных работ, включая ямочный ремонт асфальтового покрытия, ГОСТ и СНиП регламентируют достаточно подробно. Основными нормативами являются:
- национальный стандарт 50597. Текст настоящего ГОСТ Р Госстандарт РФ утвердил 11.10.93 своим постановлением за № 221;
- «Методические рекомендации», действующие с 17.03.04, принятые Росавтодором (смотри письмо ОС-28/1270-ис);
- ВСН 24-88. Минавтодор РФ утвердил упомянутые нормативы 29.06.88.
Варианты технологий
Уникальные Технологии Быстрого Ремонта и Строительства Дорог. Дорожные Работы на Новом Уровне
Ямочный ремонт дорог является одним из видов текущего ремонта и осуществляется по разным технологиям с использованием различных материалов и специальной дорожной техники.
Конкретная технология выбирается с учётом:
- главных задач, которые требуется решить выполнением упомянутых работ:
- Обеспечение качественного устранения выявленного дефекта. Отремонтированный участок должен отвечать по своим основным параметрам (прочность, плотность, шероховатость и ровность поверхности) аналогичным значениям, присущим основному покрытию;
- Значительное повышение периода эксплуатации обработанного места;
При возникновении потребности в выполнении ямочного ремонта, он может быть выполнен с использованием одной из вышеназванных технологий.
- Ямочный ремонт покрытий горячим методом. Дефектный участок восстанавливается с использованием горячей смесью асфальтобетона, состав которого должен быть максимально адаптирован к составу имеющегося дорожного покрытия. Метод является наиболее распространённым в России. Особенно при выполнении ремонта дорог, относящихся к I – II категориям.
- Технология холодного ремонта. Использование холодных ремонтных смесей на основе битума позволяет восстановить полотно менее качественно (прочность почти втрое ниже). Зато качество выполненного ремонта меньше зависит от погодных условий, при которых он выполнялся. Выбирается при выполнении работ на дорогах категории III и IV.
- Технология ямочного ремонта с использованием материалов, в состав которых входят полимеры. Применяется ДРСУ в исключительных случаях (при срочном аварийном ремонте, при работах на покрытиях мостовых сооружений и т.п.).
Подготовительный этап
Независимо от выбранной технологии выполнения ремонта, упомянутые работы начинаются с подготовки участка с выявленным дефектом дорожного покрытия.
Алгоритм следующий:
- Поверхность места повреждения и прилегающего дорожного покрытия очищается от влаги, грязи и пыли;
- Участок, на котором планируется провести дорожно-ямочный ремонт, размечается прямыми линиями (вдоль и поперёк продольной оси полотна). При этом на 50 мм с каждой стороны захватывается целое покрытие. Если рядом имеется несколько участков, подлежащих ремонту, их объединяют в один. Выделенная поверхность именуется картой ремонта;
- На всю глубину повреждения по нанесённой разметке выбирается старое покрытие одним из доступных способов (холодное фрезерование, вырубка, либо вырезка). При этом контролируется, чтобы был вынут материал на всю толщину имеющегося покрытия, а стенки получились строго вертикальными. Технология и последовательность операций, согласно которой должен выполняться ямочный ремонт, ГОСТ регламентирована достаточно подробно;
- Удаляются куски старого покрытия, образовавшаяся грязь, пыль и накопившаяся вода;
- Стенки выборки и её дно обрабатываются эмульсией битумсодержащей, либо жидким битумным раствором.
Основной этап
В зависимости от размера повреждённого участка используется различные виды ямочного ремонта, оборудование и инструмент.
- Если выбоина имеет площадь ≤ 3 м², её контур прорезается ручными нарезчиками, оборудованными алмазными режущими дисками d= (300-400) мм. Вырезанный материал ломается и удаляется отбойным молотком, который работает от переносной гидравлической станции, имеющей собственный двигатель, либо от от гидропривода специальной техники, используемой для проведения ремонта. Молоток может быть пневматическим. В этом случае потребуется компрессор.
- Если выбоины, той же площади, имеют достаточную длину, при незначительной ширине, ямочный ремонт покрытий выполняется с использованием холодных фрез в любых вариантах (прицепные, самоходные, навесные), которые позволяют за один проход удалять покрытие на глубину до 150 мм при ширине удаляемого участка от 200 мм до 500 мм. Использование данной техники обеспечивает часовую проходку до 300 погонных метров. Если повреждение занимает большую площадь, то используют более производительные фрезы.
Технология ямочного ремонта предусматривает смазку дна и стенок жидким битумом или эмульсией. Она может осуществляться с использованием специализированной техники или переносных устройств (автогудронаторы, битуморазогреватели, ремонтёры дорожные и т.п.).
Затем подготовленный участок заполняется ремонтным составом. В идеале он должен по своему составу и характеристикам полностью соответствовать материалу основного покрытия. Но это крайне трудно осуществить. Поэтому применяют разнообразные асфальтобетонные смеси: горячие среднезернистые и мелкозернистые (типов Г, В, Б).
Наиболее востребованной для ямочного ремонта сегодня является смесь с заполнителем из бетона асфальта (АБЗ). Она применяется в разогретом виде.
К месту использования АБЗ поставляется специальной техникой, оборудованной термосными бункерами. Применение термосов диктуется технологическим режимом использования материала. Если заполнитель имеет температуру менее 110°С, работа по его укладке списывается на брак. Чаще всего российскими дорожниками, осуществляющими ямочный ремонт дорог, для упомянутых целей используется американская машина универсального назначения модели ТР-4.
Техника подобной конструкции именуется ремонтёром, так как оборудована всем необходимым для выполнения ямочного ремонта «под ключ» без привлечения дополнительных сил и средств:
- Ёмкость для хранения и транспортировки битумных смесей;
- Ёмкость с эмульсией для выполнения подгрунтовки;
- Бункер для сбора отходов;
- Виброплита;
- Гидравлический отбойный молоток и т.п.
В процессе транспортировки нужная температура смеси, использование которой предусматривает технология ямочного ремонта, поддерживается электроподогревателем, либо пропановой горелкой.
Второй, по частоте использования, является специальная техника SSG25 германского производства, принцип работы которого отличается от изделия ТР-4.
Если работы выполняются в холодное время года, либо расстояние, на которое требуется перемещать АБЗ, значительное, дорожниками широко используются иные методы ямочного ремонта, например, рециклинг.
Её суть: вторичный асфальтобетон (крошкой или кусками) разогревается в специальной ёмкости, при постоянном гравитационном перемешивании прямо на месте выполнения работ. АБЗ готовится в рециклерах, специальных ёмкостях на прицепах, или на самоходных шасси. Лучше всего эта техника работает на крошке, являющейся отходами холодного фрезерования. Для повышения качества готового заполнителя, в него добавляют при расплавлении битум, в объёме 2% от загруженного веса вторичного сырья.
Готовый заполнитель подаётся на ремонтируемый участок дискретно, чтобы заполнение шло слоями. Толщина каждого не должна превышать 60 мм.
Ямочный ремонт покрытий, имеющих дефекты незначительной глубины и площади, выполнятся посредством укладки и последующего разравнивания смеси вручную. Если карты большие (S ≥ 20 м²), применяется малый асфальтоукладчик (тротуарный).
Источник: nsk-asfalt.ru
Дорожное строительство технология работ
ГК «Автодороги» использует в работе передовые технологии, которые позволяют не только минимизировать негативные последствия воздействия природно-климатической среды и перепадов температур, но и существенно оптимизируют эксплуатационные затраты за счёт повышения прочности дорожных покрытий.
Щебёночно-мастичный асфальтобетон
При устройстве покрытий дорог с высокой грузонапряжённостью применяется щебёночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА). Популярность этого материала обусловлена его хорошими транспортно-эксплуатационными показателями, сопротивляемостью внешним воздействиям, стабильностью и долговечностью слоя.
Применяется с 2006 года.
Холодная регенерация: ресайклинг
Метод восстановления дорожного покрытия с дефектами в виде трещин, ухабов, бугров и различных расслоений. Это 100-процентная переработка старых покрытий и материалов дорожной одежды в новые основания с одновременным усилением несущей способности, перепрофилированием и укреплением обочин.
Слой, полученный после ресайклинга на основе вяжущего, является достаточно прочным, чтобы держать нагрузку от дорожного движения, и достаточно гибким, чтобы препятствовать проникновению отражённых трещин с основания на верхний слой.
Основные преимущества технологии: экономия средств за счёт вторичного использования материалов; сокращение сроков производства работ; ровность дорожного покрытия; усиление несущей способности конструкции дорожной одежды; формирование защитного водонепроницаемого верхнего слоя. В отличие от горячего ресайклинга, характеристики старого битума не ухудшаются при его нагреве, что также сказывается на сроке службы покрытия. Подробнее.
Применяется с 2014 года.
Холодный асфальтобетон
Cовременный инновационный материал, применяемый для быстрого асфальтирования небольших участков дорог и ремонта дорожного покрытия. Позволяет проводить работы в любом температурном режиме и при сложных погодных условиях; изготавливается на основе битума и модифицирующих добавок. Использование состава не требует привлечения тяжёлой дорожной техники и не занимает много времени, а сам асфальт становится готов к эксплуатации сразу после окончания работ. Подробнее.
Применяется с 2004 года.
Литой асфальт
Литой асфальтобетон — это смесь битумного вяжущего, каменного наполнителя и минерального порошка, нагретых и перемешанных в горячем состоянии. Он отличается от обычного асфальтобетона технологией укладки. Состав у обеих смесей приблизительно одинаковый, то есть компоненты асфальта одни и те же (щебень, минеральный порошок, песок и битум), но их пропорции разные.
Так, литой асфальтобетон содержит повышенное количество битума (от 8 до 10% от всей массы) и минерального порошка (от 20 до 30%), что делает его тягучим и в некоторой степени жидким. Технология укладки предполагает заливание необходимого участка асфальтобетонной смесью. Асфальт разравнивается вручную либо с помощью специальной установки — уплотнения катком не требуется. Подробнее.
Применяется с 2015 года.
Поверхностная обработка
Технологический процесс устройства на дорожных покрытиях тонких слоёв для обеспечения шероховатости, водонепроницаемости, износостойкости и плотности покрытий. Поверхностные обработки используются как профилактический слой, который предохраняет в плохую погоду основные слои дорожных покрытий от преждевременного разрушения; как слой износа, подверженный стиранию в процессе движения и как верхний слой дорожного покрытия с характеристиками шероховатости.
Поверхностное покрытие обеспечивает сцепление и хорошее дренирование поверхностных вод, приводящие к значительному понижению порога аквапланирования и создающие, благодаря повышенному удельному давлению, хорошее сопротивление формированию гололёда. При устройстве поверхностной обработки в качестве вяжущих используют вязкие битумы, битумы с добавками дёгтей и полимеров, битумные эмульсии. Подробнее.
Применяется с 2006 года.
Сларри Сил
Сларри Сил – это технология восстановления эксплуатационных характеристик дорожного покрытия, методом распределения по проезжей части специального раствора. В состав раствора Сларри Сил входят: выборный щебень различных фракций, битумная эмульсия, минеральный порошок и некоторые специальные добавки, регулирующие скорость распада эмульсии, подобранные в особых пропорциях. Перед распылением в данный раствор вводят воду. По сути по технологии Сларри Сил на поверхности асфальтобетонного покрытия устраивается слой износа из литой эмульсионно-минеральной смеси. Технология Сларри Сил применяется в случае, если надо, например, быстро устранить небольшую колейность т п. Одно из неоспоримых преимуществ технологии Сларри Сил – это долгий срок службы.
Тонкослойное покрытие «Новачип»
Технология позволяет укладывать тонкие слои асфальтобетона по горячей технологии, обеспечивая надёжное сцепление со старым покрытием. Применение данного способа устраняет недостатки традиционных поверхностных обработок, таких как выброс щебня, ограничение скорости и движения, проблемы, связанные с плохим качеством материалов. «Новачип» позволяет наносить надёжные верхние слои износа, не прибегая к глубокому фрезерованию старой поверхности, не наращивать слои асфальта и, как следствие, не прибегать к замене бордюров.
Слой износа накладывается на уже начавшую разрушаться поверхность дороги. При укладке происходит заполнение трещин модифицированным вяжущим, которое прекращает дальнейшее их углубление. Слой горячего асфальтобетона заполняет выбоины и неровности, что позволяет не делать предварительный ямочный ремонт и санацию трещин. Таким образом обеспечивается выравнивание поверхности.
Слой горячего асфальтобетонного покрытия может быть уложен толщиной от 10 до 20 мм. Такой материал способен выдерживать высокие нагрузки трафика и обладает хорошим шумопоглощением. Подробнее.
Применяется с 2010 года.
Струйно-инъекционный метод
Это прогрессивная холодная технология заделки выбоин на дорожных покрытиях с помощью битумной эмульсии. Все необходимые операции выполняются рабочим органом одной машины: транспортируются компоненты, необходимые для производства работ; подготавливаются выбоины; выполняется подгрунтовка и последующая заделка.
Многофункциональное оборудование позволяет существенно экономить время и силы. Мобильная машина в течение дня способна отремонтировать несколько объектов. Она оборудована компрессором, который под большим давлением не только выдувает весь мусор из ямки, но и просушивает её.
Далее машина включает подачу битумной эмульсии и щебня, и высокоскоростная струя направляет смесь непосредственно в ямку. Смесь застывает, превращаясь в прочный монолит. Струйно-инъекционная технология позволяет сделать качественный ремонт, который продержится не менее трёх лет. Подробнее.
Применяется с 2004 года.
Защитные пропитки: Стилгард, Дорсан
Основным разрушителем дорожной одежды является вода. Битум в составе асфальтобетона также со временем теряет пластичные свойства, стареет. В недоуплотнённом асфальтобетоне в образовавшиеся поры и микротрещины проникает вода, в осенне-весенний период при переходе через 0° происходит шелушение.
Выкрашивание асфальтобетона с помощью специальных пропиток «Стилгард» и «Дорсан» блокирует эти процессы. Инновационные пропитки, используемые для профилактической защиты асфальтобетонного покрытия, продлевают межремонтные сроки на 2–3 года. Подробнее.
Применяются с 2013 года.
Сетка, георешётка, геотекстиль
Геосетка (стеклосетка для армирования асфальтобетонных покрытий) представляет собой нитепрошивную сетку из стекловолоконных нитей. Сетка изготавливается с определённым размером ячеек и пропитывается полимерно-битумным составом. Хорошо совместима с асфальтобетоном и другими материалами. Перераспределяет вертикальные нагрузки на асфальтобетонное покрытие в горизонтальные, снижает активные напряжения и деформации. Замедляет и препятствует образованию всех типов трещин асфальтобетонных покрытий.
Георешётка (объёмная решётка) – конструкция, представляющая собой пакет из полимерных лент, сваренных между собой линейными швами и расположенными в шахматном порядке таким образом, что при его растяжении образуется объёмная ячеистая (сотовая) структура. Заполненные и закреплённые модули георешётки образуют полужёсткую плиту, перераспределяющую нагрузки.
В результате значительно повышается прочность и срок службы конструкций. Также георешётка применяется с целью защиты откосов от эрозии. Широкое распространение конструкция получила при дорожном строительстве в вечномёрзлых грунтах. Подробнее.
Применяется с 2007 года.
Спиральновитые трубы из гофрированного металла
Спиральновитые гофрированные трубы из оцинкованной стали – лёгкие, прочные, способные нести нагрузки транспорта на всех категориях автомобильных дорог. Они просты в установке и быстро монтируются, что позволяет снизить затраты и повысить экономическую эффективность в сравнении с существующими аналогами. Трубы хорошо переносят неравномерную просадку основания и поэтому прекрасно подходят для применения на основаниях с низкой несущей способностью. Подробнее.
Применяются с 2012 года.
Ленты стыковочные битумно-полимерные
Стыковочные ленты – это современный конструктивный материал, который предназначен для обеспечения долгосрочной герметизации швов сопряжения асфальтобетонных покрытий на автодорогах и мостовых сооружениях.
Битумно-полимерные стыковочные ленты используются при строительстве и ремонте дорожного покрытия, для герметизации мест примыкания вновь укладываемого горячего асфальтобетона со старым асфальтовым покрытием, бордюрными камнями, водоотводными лотками, колодцами и т.д. Подробнее.
Применяется с 2016 года.
Установка монолитного бортового камня
Бортовой камень – это бетонное изделие, которое применяется для разделения проезжей части пешеходной дорожки, а также отделения газонов, парковок, велосипедных дорожек. Бортовой камень изготавливается в соответствии с ГОСТом.
ГК «Автодороги» при укладке бортового камня применяет специализированную технику – бетоноукладчики. Одна из лучших машин в своём классе – Wirtgen SP 15 используется для устройства монолитного бортового камня. Машина применяется для производства бордюров, водостоков, барьеров и тротуаров. Подробнее.
Применяется с 2015 года.
Дорожная разметка
Дорожная разметка предназначена для визуального ориентирования водителей в границах дороги. Она является эффективным средством регулирования дорожного движения, с помощью которого достигается значительное повышение безопасности и скорости движения. Положительные качества дорожной разметки особенно проявляются в неблагоприятных дорожных и погодных условиях.
ГК «Автодороги» применяет для нанесения разметки на федеральных и региональных дорогах самые современные технологии и оборудование. Подробнее.
Модифицированный битум (ПМБ)
Для повышения надёжности и долговечности работы дорожных покрытий используется полимер битумное вяжущее ПБВ. Асфальтобетон, приготовленный с использованием ПБВ, имеет высокую устойчивость к деформации за счёт большой эластичности.
Введение в состав подходящего полимерного модификатора (стирол-бутадиен-стирол) придаёт вяжущему материалу тепло- и морозоустойчивость, повышенную сопротивляемость усталостным нагрузкам, повышает долговечность, снижает хрупкость. Подробнее.
Применяется с 2011 года.
Битумная и модифицированная эмульсия
Для защиты несущего дорожного основания от активного разрушения используются поверхностные дорожные обработки – битумные и модифицированные эмульсии. После заделывания на дорожном покрытии трещин и ямочного ремонта по чистой поверхности разливается (разбрызгивается) дорожная эмульсия и равномерно распределяется щебень.
Технологии применения эмульсий отличаются экономичностью и относительной доступностью. Эмульсии не пожароопасны и не загрязняют окружающую среду. Средства отличаются высокой дисперсностью, повышенной устойчивостью при транспортировке и хранении, а также хорошей адгезией к каменным материалам, в том числе к кислым породам.
Применяется с 2010 года.
Жидкие противогололёдные реагенты
Противогололёдные реагенты – жидкие химические искусственные средства (растворы), распределяемые по поверхности дорожного покрытия для борьбы с зимней скользкостью. Их действие направлено на поддержание в допустимом состоянии дорог в процессе их эксплуатации в зимний период.
Основным преимуществом жидких реагентов является их экономичность: нормы расхода на 30-40% ниже в сравнении с твёрдыми реагентами. Растворы эффективны при низких температурах, что не позволяет образовываться гололёду и снежно-ледяным накатам. Кроме того, жидкие реагенты используются на автомобильных дорогах в профилактических целях. Подробнее.
Применяются с 2010 года.
Уплотнённый снежный покров (снежный накат)
Уплотнённый снежный покров (УСП) – специальный слой, устраиваемый на дорожном покрытии из снега и способный обеспечивать непрерывное и безопасное дорожное движение с установленными скоростями в зимний период. Снег на дорожном покрытии при нормативном его содержании снижает воздействие колеса автомобиля на дорожную конструкцию, уменьшает износ покрытия в зимних условиях. Кроме того, УСП улучшает ровность проезжей части и способствует оптимизации теплофизических характеристик земляного полотна. Подробнее.
Применяется с 2014 года.
Рост интенсивности дорожного движения приводит к необходимости повышения требований к основным транспортно-эксплуатационным показателям: обеспеченной скорости, непрерывности и безопасности движения. В этих условиях определяющим становится грамотное и оперативное управления дорогами.
Погодный мониторинг
В ГК «Автодороги» круглосуточно работает специализированная диспетчерская ЦУП (центр управления производством), которая осуществляет дистанционный мониторинг параметров окружающей среды и высококачественные краткосрочные прогнозы.
Специализированная информационная система позволяет получать предупреждения о неблагоприятных метеорологических изменениях. На основе полученных данных принимаются оперативные меры для поддержания высокого уровня содержания автомобильных дорог.
Современные нормативы, особенно на федеральных дорогах, ограничивают время на ликвидацию зимней скользкости и снежных отложений. Для этого сбор погодной и дорожной информации, её обработка, прогнозирование состояния дорожного покрытия и принятие решения о выборе технологии работ производятся в режиме реального времени.
Специализированное дорожное метеорологическое обеспечение позволяет представить органам управления автомобильными дорогами оперативную информацию о состоянии проезда, выполненных работах и их эффективности.
Источник: road29.ru
Автоматизация дорожно-строительных работ при применении информационных систем и 3D моделей Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ / СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ / РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ / 3D МОДЕЛЬ / ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ / НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ / ФАКТОРНОЕ ПРОСТРАНСТВО / КОНСТРУКТИВНЫЕ СЛОИ / ДОРОЖНОЕ ПОЛОТНО / АВТОГРЕЙ / INTEGRATED MECHANIZATION AND AUTOMATION OF ROAD CONSTRUCTION WORKS / AUTOMATED CONTROL SYSTEMS / PATTERN RECOGNITION / 3D MODEL / INFORMATION SYSTEMS / UNCERTAINTY / FACTOR SPACE / STRUCTURAL LAYERS / ROAD BED / AUTO GRADER / MACHINE
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Романенко И.И.
Строительство и ремонт дорожной сети с учетом использования новых материалов, техники и соответственно технологий ставит вопрос о совершенствовании системы управления методами выполнения работ и целенаправленном использовании машин дорожно-строительного комплекса. Построенные алгоритмы за постоянным контролем и управлением выполнения работ на объектах опираются на методы распознавания образов и знаков. Данная система управления отслеживает и контролирует движение строительной техники и функциональные операции, выполняемые рабочими органами дорожно-строительных машин в реальном времени. Поиск и выбор оптимальных алгоритмов решения, как управленческих, так и производственных задач базируется на решении задач в условиях неопределенного факторного пространства и на основе экономического обоснования. Основным критерием продвижения автоматизации производства является экономическая целесообразность.
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Романенко И.И.
Повышение производительности систем управления дорожно-строительной техникой при использовании систем глобального спутникового позиционирования
Automation of road construction works when using information systems and 3D models
The construction and repair of the road network, taking into account the use of new materials, technology and, accordingly, technologies, raises the question of improving the management system of work methods and the targeted use of road construction machinery. The constructed algorithms for the constant monitoring and control of the execution of work on the objects are based on the methods of pattern and character recognition. This control system monitors and controls the movement of construction equipment and functional operations performed by the working bodies of road-building machines in real time. The search and selection of optimal solution algorithms, both managerial and production tasks, is based on solving problems in conditions of uncertain factor space and on the basis of economic justification. The main criterion for the advancement of production automation is economic feasibility.
Текст научной работы на тему «Автоматизация дорожно-строительных работ при применении информационных систем и 3D моделей»
Автоматизация дорожно-строительных работ при применении информационных систем и 3Б моделей
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Аннотация: Строительство и ремонт дорожной сети с учетом использования новых материалов, техники и соответственно технологий ставит вопрос о совершенствовании системы управления методами выполнения работ и целенаправленном использовании машин дорожно-строительного комплекса.
Построенные алгоритмы за постоянным контролем и управлением выполнения работ на объектах опираются на методы распознавания образов и знаков.
Данная система управления отслеживает и контролирует движение строительной техники и функциональные операции, выполняемые рабочими органами дорожно-строительных машин в реальном времени. Поиск и выбор оптимальных алгоритмов решения, как управленческих, так и производственных задач базируется на решении задач в условиях неопределенного факторного пространства и на основе экономического обоснования. Основным критерием продвижения автоматизации производства является экономическая целесообразность.
Ключевые слова: комплексная механизация и автоматизация дорожно-строительных работ, системы автоматизированного управления, распознавания образов, 3D модель, информационные системы, неопределенность, факторное пространство, конструктивные слои, дорожное полотно, автогрейдер, машина.
Разработка информационных систем и автоматизация технологических процессов в дорожном строительстве способствуют развитию дистанционного управления и внедрению беспилотной техники на основе современных нормативных требований и программного обеспечения.
Многие страны мира, в том числе и Россия, широко используют в строительных компаниях спутниковые навигационные системы GPS и ГЛОНАСС в области нивелирования, управления и контроля за дорожно-строительной техникой и различным оборудованием, выполняющих на объекте производственные операции, что позволяет решить сложные проблемы комплексного управления строительством [1-5].
Технология лазерного сканирования местности позволила производить трехмерные модели местности и строительные объекты с точностью до
миллиметра, что обеспечивает все требования, предъявляемые СНиП к точности измерений.
Информационные модели и дорожно-строительные проекты, построенные на принципах 3Б моделирования, имеют максимальную обеспеченность информацией для осуществления управления работами на объекте в режиме полной автоматизации.
Бортовая автоматизированная система управления (АСУ) дорожно-строительной машины на основе трехмерных моделей проекта, позволяет обеспечить эффективную реализацию технологических процессов по выполнению земляных работ, устройству всех конструктивных слоев дорожного полотна, восстановлению и строительству верхнего слоя износа дорожного покрытия и содержанию дорог. Принципиальная архитектура такой системы представлена на рис. 1.
Рис. 1. Построение системы дистанционного управления и контроль за проведением землеройно-планировочных работ Одной из самых востребованных машин в дорожном строительстве, от которых требуется высокая точность по проведению распределительных и планировочных работ, является автогрейдер. Для этого на автогрейдерах
устанавливается система Trimble GCS900 3D, позволяющая контролировать устройство уклонов, проверять ровность из кабины автогрейдера и одновременно осуществлять передачу информации на центральный диспетчерский пункт. При установке на машине дополнительно оборудования по распознаванию знаков, образов, лазерному сканированию с одновременной фотофиксацией, (рис. 2) машина может самостоятельно осуществлять запланированную работу по профилированию площади без участия оператора-механизатора.
Рис. 2. Работа автогрейдера с системой распознавания образов Управление работами автогрейдера осуществляется при помощи АСУ комплексом — «Профиль-30» [3].
Функциональная схема управления положения рабочего органа машины — отвала представлена на рис. 3.
Рис. 3. Функциональная схема управления положения отвала где: U3 — напряжение, пропорциональное заданному положению рабочего органа, как по высоте, так и по углу наклона;
h — высотное положение отвала;
Y — угловое положение отвала;
ид — напряжение датчика пропорциональное фактической высоте или наклону отвала.
Регулирующее воздействие на рабочий орган-отвал осуществляется через сравнение напряжений между заданным положением и фактическим на выходе и определяется управляющий сигнал AU:
Этот сигнал увеличивается усилителем (У) и поступает на ЭГР. В результате чего отвал занимает заданное положение. Принципиальная схема управления положения рабочего органа присуща всем системам управления, но в совокупности с системами позиционирования в пространстве — GPS и ГЛОНАСС, устройств считывания образов и лазерного нивелирования «Профиль-30» переходит в разряд автономной системы по выполнению
землеройно-планировочных работ. Это позволяет повысить точность выполнения работ до миллиметра, позиционировать положение машины в пространстве, фиксировать поперечный уклон и направление движения лезвия, сократить до минимума количество проходов по одному месту.
Функциональная схема новой системы управления рабочего органа-отвала с учетом позиционирования в пространстве представлена на рис. 4
Гидравлика рабочего органа (исполнительный механизм)
Блок выработки управляющего сигнала
Ф ильтр о в аль ный блок сигналов
Блок сравнения Система
и обработки -4— автоматизированного
управляющего •4- измерения
Рис. 4. Функциональная схема управления с учетом пространственного положения автогрейдера Геодезическая система совместно с ОРБ/ГЛОНАСС навигациями не только определяют дискретное положение машины в пространстве, но и в реальном времени оценивает измерения в сравнении с заданным эталоном, благодаря введенному в систему фильтра Кальмана [6]. Фильтр выделяет и формирует определенные сигналы, которые устанавливают соответствующие переменные управления гидравликой исполнительного механизма машины.
Эффективность и функциональность управления, в значительной степени, зависит от способности синхронизации, частоты дискретных измерений, коммуникационной способности всей системы управления и временного интервала для формирования нового сигнала, характеризующего положение рабочего органа машины через управляющую переменную.
На динамическое поведение цикла управления влияют типичные изменения (движения) механических процессов (сцепление колес с грунтом, величина давления воздуха в колесах, погодные условия), пространственных образов (наличие растительности на местности, объектов с высокой отражающей способности), возникающих на пути следования машины и изменений, вносимых в процессе работы в заданную программу нивелирования с учетом реальной обстановки [3, 5, 6].
Рис. 5. Привязка опорной координатной системы относительно хребтовой балки в точке крепления поворотного круга;
— ось хребтовой балки машины
Для качественной координации всех операций требуется представление пространственной информации в трехмерном виде (3Б — модель). Лазерное сканирование местности и объединенный в единый комплекс цифровая
фиксация местности с высокой четкости разрешения позволяет сформировать общий массив снимаемой информации с местности (точечный). Причем каждая точка характеризуется координатами (X, У, 7) и оптическим образом в дискретный момент времени (Т) с учетом интенсивности отраженного сигнала точки (I). Использование оптических образов на объекте ведения работ способствует улучшению процесса, дешифровки который проводится в режиме онлайн.
Трехмерная модель пространства строится не только на основе внутренних приборов машины, но и на основании внешнего приборного обеспечения, расположенных на участке ведения работ. Сумматор коррелирует полученную информацию, как с внешних, так и с внутренних систем регистрации, и заданными проектом данными [8, 9].
По существу, строительная машина (рис. 5) — это трехмерное тело, которое движется в пространстве с определенной скоростью. Строящаяся геометрия дорожного профиля или другого объекта доступна в системе координат стройплощадки:
• координаты контрольной точки х, у, ^
• ориентация а, в, у оси транспортного средства, связанная с местным направление координатной сети, и выбранная координата (азимут, крен, шаг);
• а также время 1;, которое должно быть назначено параметрам (час).
К внешним источникам информации, а точнее датчикам можно отнести ОРБ/ГЛОНАСС или тахеометр, определяющие в дискретных интервалах разности координат точек, относительно точки (цели) местности/машинной антенне, которая закреплена на выносных кронштейнах (рис. 5). Это позволяет в динамике определить не только координаты машины, но и положение рабочего органа [5, 6, 7].
Измерения, производимые внутренними датчиками, закрепленными на машине (кренометр-датчик наклона как самой машины, так и исполнительного механизма), дополнительно связаны с контрольной точкой контроллера (отвала).
Один датчик не в состоянии точно оценить правильность снимаемого показания, требуется целая система снятия измерений в нескольких контролируемых точках. Эти точки должны быть откалиброваны в системе координат хребтовой балки автогрейдера и установлены текущие внешне координаты местности (фактическое значение) для того, чтобы сделать поправки на справочные данные после введения плановой модели местности, чтобы произвести интерполяцию цифровой модели. Отклонения затем могут быть включены в процесс контроля с целью минимизации погрешности.
Становится очевидным, что преобразование систем координат местности в систему координат автогрейдера и из системы координат рабочего органа в систему координат строительной площадки имеют первостепенное значение. В тоже время необходимо учитывать и состояние рабочего органа (геометрический параметр, степень износа, угол заточки, угол реза для конкретных условий). Поэтому на контрольном участке должна производиться работа по калибровке работы системы АСУ.
Практические проблемы возникают не только с бесперебойной работой системы калибровки, подавлением помех, фильтрацией сигналов управления и выравнивания положения рабочего органа. В большинстве случаев движение автогрейдера или другой землеройной машины не бывает стабильной по скоростному режиму. Скорость движения может меняться в случае различного количества материала, срезаемого рабочим органом, или при изменении грунта. Методически это привело бы к решению системы с неопределенностью факторного пространства и решением теории нелинейных динамических систем [10].
В настоящее время задача по управлению работой автогрейдера решается вмешательством оператора машины. Поэтому управление не происходит полностью автоматически. Необходимо в любом случае нахождение оператора автогрейдера в машине с целью устранения сбоя работы АСУ и повышение безопасности на объекте.
1. Пинт Э.М., Петровнина И.Н., Романенко И.И., Еличев К.А. Анализ формы печатных знаков для выявления существенных признаков и определения типа знака компьютером // Нива Поволжья. 2018. № 3 (48). С. 112-119.
2. Пинт Э.М., Петровнина И.Н., Романенко И.И., Еличев К.А. Исследование изображений печатных знаков разных шрифтов с целью выявления признаков, необходимых и достаточных для распознавания знаков компьютером // Инженерный вестник Дона, 2018, № 2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2018/4848.
3. Jaakkola M., Heikkila R. Towards model based automation — different types of 3-D machine control models for the automatic control of road construction machinery // International symposium on automation and robotics in construction, 2003, pp. 17-28.
4. Прокопьев А.П., Емельянов Р.Т., Трещева А.И. Повышение эффективности автоматической системы нивелирования асфальтоукладчика. Разработка имитационной модели процесса ровности в среде MATLABemka. 2015. № 4. pp. 39-42.
8. Shcherbakov V.S. Nauchnyye osnovy povysheniya tochnosti rabot, vypolnyayemykh zemleroyno-transportnymi mashinami [Scientific basis for improving the accuracy of work performed by earthmoving machines]: dis. . d-ra tekhn. nauk: 05.05.04. Omsk, 2000. p. 416.
9. Alyamovskij A.A., Sobachkin A.A., Odincov E.V., Haritonovich A.I., Ponomarev N.B. Komp’yuternoye modelirovaniye v inzhenernoy praktike [Computer modeling in engineering practice]. Solid Works. SPb.: BHV-Peterburg, 2005. p.800.
10. Grewal L., Mohinder S., Andrews K., Angus P. Prentice hall information and systems sciences series. New Jersey, 1993, pp. 63-76.
11. Celigorova E.N. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2010, № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2010/222.
Источник: cyberleninka.ru
Технология изготовления дорожных бетонных плит и их укладка
Дорожная бетонная плита из железобетона – конструкционный элемент, который применяют для укладки покрытий разнообразного типа для временной или постоянной эксплуатации. Изготовление плит производится в заводских условиях, с соблюдением установленных технических норм и параметров. Используют для строительства автомобильных дорог, автобанов, магистралей, аэродромов.
Бетонные плиты дорожные для обустройства дороги – прекрасный выбор, так как они способны сохранять эксплуатационные характеристики даже при высоких температурных перепадах, не боятся влаги, выдерживают высокие нагрузки, гарантируют длительный срок службы покрытия, в случае необходимости полотно может быть разобрано, а плита – использоваться повторно.
Разновидности дорожных бетонных плит
По качеству и способности выдерживать нагрузку изделия делятся на: автомагистральные, аэродромные, для обустройства городских дорог.
1) Элементы из тяжелых бетонов с ненапряженной арматурой. Обычно из них сооружают временные дороги, разного типа подъездные пути. После демонтажа появляется возможность повторного применения, так как они полностью сохраняют свои характеристики и могут служить дальше.
2) Предварительно напряженные железобетонные плиты служат для создания постоянных магистральных и дорогих дорожных полотен. Трассы с данным типом покрытия могут выдерживать большие нагрузки трафика обычного транспорта, а также техники с большим весом. Нагрузки выдерживают Н-30 и Н-10.
По форме дорожные бетонные конструкции могут быть прямоугольными (с одним или двумя смещенными бортами), шестиугольными и в форме трапеции. Согласно ГОСТу 219224.0-84, дорожные бетонные плиты заводского изготовления производят из бетона марки М400 и выше, с плотностью смеси в диапазоне от 2200 до 2500 кг/м2.
В качестве связующего вещества выступает высокоплотный портландцемент, наполнителя – щебень, армировки – стальные пруты класса А-I (напрягаемые), А- III (ненапрягаемые). Также могут добавлять воздухововлекающие компоненты, пластификаторы, специальные примеси. Конструкция напряженных предварительно изделий предполагает использование арматурных прутьев из горячекатанной или упрочненной термомеханически стали.
Маркировка изделий обязательно включает информацию про форму, тип, размеры, расчетную нагрузку, класс ненапряженной либо напряженной арматуры.
Для чего нужны
Дорожные бетонные плиты существенно упрощают процесс укладки железобетонной дороги. Благодаря их использованию полотно можно обустроить в любой местности, постелив в качестве верхнего покровного слоя асфальт, защищающий от воздействия внешних негативных факторов, значительно продлевающий срок службы.
При условии сохранения качественных характеристик железобетонные элементы можно использовать повторно, существенно сэкономив. Применять бетонные плиты можно в условиях эксплуатации как при низких, так и при высоких температурах. Изделия ускоряют процесс монтажа, не требуют подготовки сложных оснований, создают эстетически привлекательный вид покрытия.
Немаловажным преимуществом использования бетонных конструкций данного типа в обустройстве полотна является отсутствие необходимости разрабатывать грунт, проводить сопутствующие работы, что соответствующим образом сказывается на скорости и стоимости прокладки полотна. Дорожные плиты прочные, стойкие, сразу после укладки по ним могут передвигаться транспортные средства.
Конструкция
Железобетонная плита – это плоское изделие соответствующей формы (толщина плиты в мм составляет 140-240), сделанное из бетона с добавлением ненапряженной или напряженной арматуры. С целью облегчения процесса монтажа часто изделия производят с металлическими петлями, залитыми в плоскости конструкции и не выступающими на поверхность полотна дороги.
Дорожные плиты изготавливают из бетона, который связывает арматуру и защищает ее от механических, атмосферных воздействий, других разрушающих факторов. Используют бетон плотностью 2.2-2.5 тн/м3 с показателем морозостойкости как минимум 150 циклов.
Для предварительно напряженных каркасов подбирают стальные стержни марок АТ-4, АТ-5, А-5. Ненапряженные конструкции изготавливают с использованием прутьев А-3, А-3С, А-1, проволоки ВР-1 сечением 6-8 миллиметров. Усиливают арматурой длиной 6 метров или меньше, в соответствии с характеристиками изделия. После производства складывают на складе на прочное ровное основание, разделяя перпендикулярно деревянными опорами, горизонтально перемежая деревянными прокладками.
Маркируют в соответствием с нормами: указываются все характеристики, а также длина, ширина, толщина в сантиметрах и метрах (ширина или длина плиты в мм не считаются, обычно миллиметры актуальны лишь для определения толщины).
Классификация
Плиты отличаются по форме, нагрузкам, сфере использования, шероховатости, грузоподъемности.
Маркировка по форме:
- П – прямоугольные (самые часто используемые)
- ПТ – трапеция
- ПШ – шестиугольные элементы
- ПБ и ПББ – прямоугольные с 1-2 совмещенными бортами
- ПШП, ПШД, ППШ, ППШ – разные конфигурации шестиугольных дорожных плит
Первая цифра в маркировке говорит о том, можно ли использовать бетонную конструкцию повторно: 1 – для постоянной эксплуатации, 2 – для прокладки временных дорог. Б/у могут быть первого и второго сортов. Первый сорт – изделия с хорошей геометрией, лежали на парковочных площадках, под строительными вагончиками и т.д. Второй сорт – изделия сильно изношенные, с трещинами и сколами, бывшие неоднократно в использовании с большими нагрузками.
Классификация по технологическим свойствам:
- 1П – неармированные конструкции для укладки полотен дороги.
- ПД и 2П – без арматуры, которые выбирают для создания тротуаров, пешеходных зон, дорог временного назначения. Не выдерживают серьезных транспортных нагрузок и больших морозов.
- ПДП – наиболее распространенные железобетонные изделия с универсальными характеристиками, с ненапряженной арматурой, чаще всего используются для обустройства постоянных путей с не очень большим трафиком. Могут после демонтажа укладываться вновь.
- ПДН – изделия с предварительно напряженной арматурой, подходят для эксплуатации в сложных условиях: при большом минусе, весе.
- ПАГ – очень прочные плиты весом 4-5 тонн, предназначенные для монтажа полотен для крупногабаритных автомобилей, гусеничной техники, взлетных полос аэродромов.
Технология изготовления
Процесс производства плит и их использования в строительстве строго регламентированы, что объясняется необходимостью точно соблюдать нормативы и придерживаться установленных показателей.
Основные этапы производства:
- Подготовка форм, очистка всех емкостей от остатков раствора, смазка специальным веществом, уменьшающим адгезию бетона с металлом емкости и упрощающим извлечение готового изделия.
- Армирование конструкции металлическими сетками, которые фиксируются на специальных элементах для натягивания металлических прутьев в емкости, позволяющих установить расстояние между частями каркаса и выполнить достаточный слой бетонного покрытия.
- Приготовление раствора из щебня, песка, цемента, воды. Если нужно увеличить жесткость плиты и уменьшить расход цемента, в раствор вводят пластификаторы.
- Равномерное распределение раствора в емкости, уплотнение на вибростоле.
- Термическая обработка – емкости отправляют в специальную камеру, в которой они прогреваются и обрабатываются температурой.
- Извлечение изделий путем демонтажа конструкции.
- Проверка на предмет нужных характеристик, маркировка.
- Отгрузка готовых изделий на склад, укладка осуществляется штабелями.
Дорожные плиты изготавливают двумя способами:
1) Агрегатно-поточный метод – можно создавать сразу несколько видов изделий, для их перемещения привлекают подъемный механизм, сушат в специальных термических камерах.
2) Стендовый – для маленьких производств. Изготавливают посредством перемещения между стендами механизма, само же изделие недвижимо.
В производстве ЖБИ плит используют такие агрегаты: подъемные механизмы, пропарочная камера, смесители для раствора, домкраты для натяжки стальных стержней при напрягаемой арматуре, емкости из металла, вибростол.
Плиты ПДН
Самая востребованная в дорожном строительстве и универсальная марка изделия – прямоугольная ПДН (плита дорожная напряженная). Ее размеры составляют: длина 6 метров, ширина 2, толщина 14-18 сантиметров. Данный тип плит способен выдерживать испытания суровым климатом, сложным грунтом, неблагоприятными гидрологическими условиями.
Сборка покрытия подразумевает сварку элементов между собой благодаря наличию в их продольных гранях специальных скоб. Эти же скобы нужны для подъема плит краном. В торцевой части плиты находятся стыковочные пластины, которые вместе со скобами создают единый арматурный узел.
Плиты с рабочей поверхностью типа «вверх» чуть шероховатые за счет обработки брезентовой лентой, щеткой с щетиной из капрона, специальной накатки. Те, что с рабочей стороной «вниз», выполняются с рифлением глубиной минимум 1 миллиметров.
Также популярны аналогичные плиты с напряженной арматурой, которые маркируются, соответственно, ПДП. Они обеспечивают прекрасную адгезию с колесами транспорта (из-за рифления), стойки к морозу, водонепроницаемы, выдерживают нагрузки до 30 тонн.
О технологии укладки дорожных плит
Железобетонные дорожные плиты широко применяются как в проведении масштабных работ по дорожному строительству, так и в частной застройке: при мощении садовых дорожек, сооружении дорожек, идущих вдоль проезда.
Основание готовят в соответствии с назначением дороги, учитывая длительность ее эксплуатации. Для временных полотен, площадок и проездов готовят и трамбуют подушку из песка, укладывают без бордюрного камня.
Укладка основания для дорог постоянного пользования предполагает выполнение таких слоев: щебень для дренажа, настил из нетканого геотекстиля, плотная подушка из песка. Бордюрный камень устанавливается обязательно с зазорами в 6 сантиметров через каждые 10 метров для слива дождевой воды.
Сначала снимают верхний слой грунта по ширине будущего полотна глубиной до 30 сантиметров. Потом насыпают в углубление слой дренажа, трамбуют, покрывают геотекстилем, засыпают песок слоем толщиной до 15 сантиметров, уплотняют. Далее осуществляется укладка дорожной плиты, заделываются монтажные пазы с петлями мелкозернистым бетоном или цементным раствором. Крайними элементами покрытия должны выступать ПББ или ПБ с совмещенными бортовыми выступами, которые примыкают к бордюрному камню.
Чтобы улучшить качество покрытия, в качестве верхнего покровного слоя применяют укатку асфальтом либо устилают строительной смесью бетона.
Применение ж/б плит в частном строительстве
Довольно часто плиты используют для обустройства приусадебной территории, в индивидуальном строительстве – делают из них тротуары, садовые дорожки, подъезды к домам и гаражам. Чаще всего выбирают плиты длиной до 6 метров, способные выдерживать нагрузки до 10 тонн – это ПНД 6000х2000х140, 2П60.1.8-10, 2П30.18-10. Чтобы покрытие было долговечным, основу готовят слоем дренажа и геотекстильным покрытием, которое способствует предотвращению роста травы в швах на участке, потом уплотняют песком.
Для пешеходных дорожек выбирают трапециевидные, шестигранные, прямоугольные изделия небольшого размера и прочности. Основание покрывают геотекстилем и уплотняют подушкой из песка. Под нужные размеры плиты лучше колоть или резать поперек или вдоль арматуры, на расстоянии минимум 25 сантиметров от края. Петлевые пазы заливают бетоном мелкофракционным, швы – жидким раствором.
Использование бетонных дорожных плит оправдано и выгодно как в масштабном строительстве, так и обустройстве придомовых участков. Благодаря прекрасным эксплуатационным характеристикам, легкому и быстрому монтажу, дешевизне и простоте в работе данный материал актуален для выполнения самых разных видов полотен и элементов.
Источник: 1beton.info