 |
Технико-экономическое обоснование применения фиброармированного песка при устройстве насыпей автомобильных дорог
|
|
|
|
Для полной экономической оценки эффективности применения фиброармированного песка в качестве материала для возведения насыпи было проведено технико-экономическое обоснование двух вариантов возведения равнопрочных насыпей:
1) производилась оценка эффективности возведения неармированной насыпи;
2) оценивалось применение технологии армирования насыпей полипропиленовой фиброй.
Для детального сравнения вариантов возведения насыпи разработаны локальные сметные расчеты на устройство песчаной и фибропесчаной (с содержанием фибры 0,5%) насыпей. Расчет производился на 1м.п. насыпи.
На основании локальных сметных расчетов № 1 и № 2 (см. Прил. А) было выполнено технико-экономическое сравнение вариантов.
Сметная стоимость определена в соответствие с МДС 81-35.2004 «Методика определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации».
Локальные сметные расчеты на устройство насыпей выполнены в программном комплексе «ГРАНД-Смета 7.0» базисно-индексным методом, используя базу Федеральных Единичных расценок ФЕР – 2001г. в редакции 2014г.
Перевод сметной стоимости в текущие цены из цен 2001 г. осуществлялся при помощи индексов инфляции на I квартал 2016г., разработанными Федеральным центром ценообразования в строительстве. Индексация производилась по статьям затрат.
Индексы к ФЕР-2001г. на I квартал 2016г.:
ОЗП (Основная заработная плата) – 16,21;
ЭМ (Эксплуатация машин) – 4,35;
МАТ (Материалы) – 4,61;
ЗПМ (Заработанная плата машинистов) – 16,21.
Нормативы накладных расходов и сметной прибыли приняты соответственно по видам строительно-монтажных и ремонтно-строительных работ согласно МДС 81-33.2004 «Методические указания по определению величины накладных расходов в строительстве» и МДС 81-25.2001 «Методические указания по определению величины сметной прибыли в строительстве».
|
|
|
Налог на добавленную стоимость (НДС) принят согласно Налоговому Кодексу РФ и составляет 18%.
Результаты определения стоимости возведения одного погонного метра армированной и неармированной насыпи сведены в Табл. 3.2.
Табл.3.2
Результаты локальных сметных расчетов по определению стоимости возведения насыпей
| Содержание фибры | Стоимость 1 м. п. без НДС, руб. | НДС 18%, руб. | Стоимость 1 м. п. с НДС, руб. | Δ |
| 0% (неармированная насыпь) | 206 241,00 | 37 123,38 | 243 364,38 | Δ=95 945,80 руб. Δ=39,42% |
| 0,5% (армированная насыпь) | 124 931,00 | 22 487,58 | 147 418,58 |
Результаты локальных сметных расчетов показали, что использование дискретных полипропиленовых волокон в качестве армирующих элементов эффективно. Данная технология приводит к экономии затрат на возведение насыпи в размере практически 40%. Использование фибропеска с содержанием полипропиленовых волокон в количестве 0,5% снижает стоимость строительно-монтажных работ в 1,6 раза.
Выводы по главе
Для оценки эффективности применения технологии фиброармирования насыпей автомобильных дорог были произведены аналитический и численный расчеты насыпи на устойчивость.
Аналитический расчет производился по методу круглоцилинрических поверхностей скольжения, а для проведения численного исследования использовался программный комплект «PLAXIS 2D».
Расчеты показали, что применение фиброармированного песка (с содержанием фибры в количестве 0,5%) в качестве основного материала для возведения насыпей эффективно и экономично. Ширина основания насыпи в этом случае сокращается практически в 2 раза, а устойчивость откосной части насыпи сохраняется. Расхождение между аналитическим и численным расчетами не превышает 13,0%, что гарантирует достоверность проведённых исследований.
|
|
|
Таким образом, на основании аналитического и численного расчетов можно сделать выводы, что использование дискретных полипропиленовых волокон в качестве армирующих элементов решает проблему неэффективного использования площадей, а именно: позволяет значительно (практически в два раза) уменьшить ширину основания насыпи, тем самым целесообразно использовать городские территории.
Проведенные локальные сметные расчеты на возведение 1 м.п. армированной и неармированной насыпей подтвердили эффективность использования вышесказанной технологии с экономической точки зрения. Внедрение полипропиленовых волокон сокращает расходы на возведение насыпей автомобильных дорог на 40%.
Заключение
В процессе исследований был выполнен аналитический обзор информационных источников, проведен патентный поиск, проведены лабораторные испытания по определению физических и механических характеристик песков и фибропесков, выполнены аналитический и численный расчеты песчаной и фибропесчаной насыпи на устойчивость, проведено технико-экономическое сравнение вариантов устройства насыпей под автомобильные дороги.
Исследования армирования грунта и опыт применения соответствующих технологий показали преимущества по сравнению с классическими конструкциями. Армирование грунта позволяет в короткие сроки, не прибегая к большим затратам, возвести конструкцию или сооружение. Напряженно-деформированное состояние армогрунтовых конструкций в настоящий момент изучено недостаточно, поэтому необходимо проведение дополнительных исследований по этому вопросу.
Проведен анализ существующих конструкций и методов расчета насыпей автомобильных дорог. Проведенный патентный поиск показал, что в исследованной отрасли строительства количество патентной информации невелико, найдено всего несколько патентов, которые имеют косвенное отношение к предмету исследования.
Выполненные лабораторные исследования показали, что внедрение полипропиленовых дискретных волокон в песчаный грунт снижает способность грунта к уплотняемости, оптимизирует гранулометрический состав, положительно влияет на механические сдвиговые характеристики: увеличивает удельное сцепление в среднем в 3,5 раза и угол внутреннего трения на 12-20%, тем самым снижает локализованность деформаций и повышает устойчивость к вертикальным нагрузкам.
|
|
|
Выявлен оптимальный процент армирования грунта фиброй. Он составил 0,5%. При внедрении в грунт фибры в количестве 1,5 % было отмечено ухудшение прочностных характеристик, что объясняется невозможностью тщательного перемешивания фибры и песка в процессе подготовки образцов.
Расчеты устойчивости откосов армированной и неармированной насыпей, выполненные аналитическим методом, показали, что данная технология усиления грунта является весьма эффективной. Она позволяет уменьшить ширину основания насыпи практически на 50 %, что приведет к целесообразному и рентабельному использованию территорий. Расчет, проведенный численным методом в программном комплексе «PLAXIS-2D» подтвердил аналитические вычисления. Разница величиной в 13,0% в результатах расчета объясняется тем, что при проведении аналитического расчета учитываются не все факторы, которые могут оказывать влияние.
Проведенные локальные сметные расчеты на устройство 1 м.п. армированной и неармированной насыпей подтвердили эффективность использования вышесказанной технологии с экономической точки зрения. Внедрение полипропиленовых волокон сокращает расходы на возведение насыпей автомобильных дорог на 40%.
Таким образом, на основании проведенных исследований, можно сделать выводы, что технология армирования песчаного грунта полипропиленовыми дискретными волокнами является весьма эффективной в случае устройства насыпей автомобильных дорог. У данной технологии есть большой потенциал, который необходимо изучать и развивать.
Список использованной литературы
1. ВСН 04-71 «Указания по расчету устойчивости земляных откосов».
2. Журавлев А.И., Оснос С.П., Ахмадеев В.Ф. Фибра базальтовая// Патент на изобретение №2418752. 2011.
3. Клевеко В.И. Исследование работы армированных глинистых оснований//Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. –2014. –№ 4. –С. 101-110.
|
|
|
4. Клевеко В.И. Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве в условиях Пермского края//Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. –2013. –№ 1. –С. 114-123.
5. Колесова А.С, Клевеко В.И., Шаньгина Ю.М. Влияние армирования грунта фибровыми волокнами на его плотность для использования в качестве обратной засыпки в подземном строительстве // Наука в современном информационном обществе: материалы VII международной научно-практической конференции, North Charleston, USA, 09-10 ноября 2015г. - North Charleston, 2015. –T. 2, –С.146-148.
6. Колесова А.С. К вопросу изучения фибрового армирования грунта // Наука в современном информационном обществе: материалы VII международной научно-практической конференции, North Charleston, USA, 09-10 ноября 2015г. - North Charleston, 2015. –T. 2, –С.6-8.
7. Колесова А.С. Поведение грунта под динамическими нагрузками//Геология в развивающемся мире: сб. науч. тр. (по материалам VIII науч.-практ. конф. студ., асп. и молодых ученых с междунар. участием): в 2 т. / отв. ред. П.А. Белкин; Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь, 2015, –Т.2. С. 62-65.
8. Колесова А.С., Гришина А.С. Методы определения свойств грунта, находящегося под динамическими нагрузками// Строительство и архитектура. Опыт и современные технологии. Геотехника и геотехнологии: сб. науч. ст. (по материалам VII Всероссийской молодежной конф. асп., молодых ученых и студ. «Современные технологии в строительстве. Теория и практика»); электрон. научн. журн. 2015. Вып. 4, - С. 9, - URL: http://sbornikstf.pstu.ru/council/?n=&s=247 (Дата обращения 22.03.2016г.)
9. Колесова А.С., Клевеко В.И. Исследование влияния фибрового армирования на геометрические параметры равнопрочных насыпей // Фундаментальная наука и технологии – перспективные разработки: материалы VII международной научно-практической конференции, North Charleston, USA, 01-02 декабря 2015г. – North Charleston, 2015. –T. 1, –С. 131-133.
10. Колесова А.С., Кузнецова А.С. Анализ изученности вопроса о динамических свойствах грунтов// Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: сб. науч. ст. (по материалам IV Всероссийской науч.-практ. конф.): ред. В.С. Глухов; Пенз. гос. ун-т. арх. и стр. – Пенза, 2014, - с. 41-46.
11. Кузнецова А.С., Офрихтер В.Г. Оценка прочности фиброармированного песка по результатам испытаний на трехосное сжатие // Вестник ПНИПУ. Урбанистика. –Пермь, 2012. - №2. – С. 37-44
12. Кузнецова А.С., Офрихтер В.Г., Пономарев А.Б. Исследование прочностных характеристик песка, армированного дискретными волокнами полипропилена // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. –Пермь, 2012. -№1. – С.44-55
|
|
|
13. Наумов О.Н., Коротышевский О.В. Способ подачи фибр // Патент на изобретение №2012498. 1994
14. Патент РФ №2011134216/03, 15.08.2011.
15. Патент РФ№2008144982/03, 13.11.2008.
16. Патент РФ№5004053/33, 09.07.1991.
17. Путивский С.А., Мордвинов А.В., Ягин В.П. Способ армирования грунта // Патент на изобретение № 2482244. 2013.
18. Синани К.Л., Соловьева О.В., Клевеко В.И. Расчет внешней устойчивости армогрунтовых подпорных стен и откосов, армированных георешетками//Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. –2015. –№ 1. –С. 479-484.
19. Сипидин В.П., Сидоров Н.Н. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия. –М.: Госстройиздат, 1963.
20. СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги» -М.: 2013
21. Федеральный институт промышленной собственности. Информационно-поисковая система [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru/inform_resources/inform_retrieval_system - Загл. с экрана.
22. Цимбельман Н.Я. Подпорные стенки как элемент городской застройки: анализ причин аварий и развитие методов расчета и конструирования [Электронный ресурс]. URL: http://www.zimbelmann.ru/lectures
23. Diambra A., Ibraim E. Fibre reinforced sands: experiments and modeling//Geotextiles and Geomembranes. – 2010. -№28. –С.238-250
24. Falorca I.M.C.F.G. Influence of microfibres on the performance of a trial embankment under natural weathering / I.M.C.F.G. Falorca, M.I.M. Pinto, L.M.F. Gomes // Proceedings of the 5th European Geosynthetics Congress, 16-19 September 2012, Valencia, Spain. – 2012. – Vol.4. – C. 205-210.
25. Hejazi S.M., Sheikhzadeh M. A simple review of soil reinforcement by using natural and synthetic fibers // Construction and Building Materials. – 2012. - №30.-С.101-106
26. Jones M. Mechanics of composite materials, 2nd ed, Taylor and Francis.:1999
27. Ling I. Reinforced soil engineering advances in research and practice, Marcel Dekker Inc.:2003
28. Senol A. Stabilization of clayey soils using propylene and polymer fibers / A. Senol, E. Etminan, G. Cevikbilen, H. Yildirim // Proceedings of the 5th European Geosynthetics Congress, 16-19 September 2012, Valencia, Spain. – 2012. – Vol.4. – C. 504-508.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
|
|
|
