1300

Проекты и модели транспортной инфраструктуры городов

собность выдерживать большие нагрузки от автотранспорта. Традиционные дорожные покрытия имеют темный цвет, что обусловлено темным цветом битума.

Наиболее распространенным средством изменения цвета дорожного покрытия является поверхностная обработка, проводимая на стадии устройства покрытия россыпью мелкого цветного щебня или гравия крупностью 3—8 мм по горячему покрытию, после этого щебень слегка укатывают. Эффективно применение щебня из кварца, базальта или цветного песчаника.

Цветной асфальтобетон также можно приготовить из светлых минеральных материалов (известняков, доломитов, мрамора), красителей и стружки органического стекла (отходов при переработке органического стекла в изделие), которое предварительно измельчается в шаровой мельнице.

Органическое стекло отличается прозрачностью, светостойкостью, погодоустойчивостью, а также стойкостью по отношению к маслам, кислотам и щелочам. Минеральные материалы сме-

шивают с	измельченными отходами органического стекла
в холодном	состоянии в соотношении 2:1 или 3:1, после чего

в эту смесь добавляют 5—10 % красителя и тщательно перемешивают. После нагревания до 140—150 °С цветную смесь уплотняют в горячих пресс-формах при температуре 120 °С и удельном давлении 250—500 кгс/см2 в течение 3—5 мин. Применение органического стекла дает возможность получать дорожный пласт бетона любой расцветки.

В Пермском государственном техническом университете на автодорожном факультете были проведены опыты по применению новых материалов для разметки автомобильных дорог. На рис. 2 представлены два образца асфальтобетона. В результате добавки дополнительных компонентов асфальтобетон принимает коричневую окраску, что позволяет водителю автомобиля

различать полосы движения.	Рис. 2. Образцы асфальтобетона
На рис. 3 представлена

автомобильная дорога по четырем полосам движения без горизонтальной разметки. Цветное решение деления транспортных потоков улучшает видимость и повышает безопасность дорож-

71

Стр. 71

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 1

ного движения (рис. 4). Одним из главных преимуществ нанесения такой разметки является ее нестираемость, тем самым снижаются затраты на материал и организацию нанесения разметки [3].

Рис. 3. Дорожное покрытие	Рис. 4. Разделение
без горизонтальной разметки	по полосам движения цветом

В качестве добавки была применена пыль системы газоочистки электропечи ДСП—60 завода «Камасталь» г. Перми. Состав пыли, отходящей от печи, состоит из оксидов металлов и силикатов. Пыль газоочистки представляет тонкодисперсный порошок светлого цвета с высокой удельной поверхностью (1,2—2,5 тыс. см2/г) и объемной массой 3,7—4,2 г/см3. Цвет порошка темно-коричневый.

Данные по зерновому составу минеральных материалов представлены в таблице. В качестве связующего применялся битум БНД 90/130. Содержание битума в смеси 6,5 % (сверх 100 %).

Состав горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси типа Б для устройства верхнего слоя покрытия

№	Наименование		Зерновой состав, % по массе, при размере
п/п	материала					фракции, мм
		20		15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,31	0,16	0,07
1	Щебень	99,7		59,2	31,5	7,1	4,2	3,8	3,5	3,0	2,4	1,8
2	Отсев	100		100	100	97,2	61,8	45,0	24,8	11,0	5,0	3,8
3	Песок	100		100	100	99,8	99,6	99,4	98,6	67,2	10,6	4,6
4	Минеральный
	порошок / пыль	100		100	100	100	100	100	100	100	100	99,6
	системы газо-
	очистки ДСП—60

Показатели испытываемого асфальтобетона:

средняя плотность, г/см	...................................................2,48
водонасыщение, % ..........................................................	3,50
72
Стр. 72	ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Проекты и модели транспортной инфраструктуры городов

предел прочности при сжатии:
при температуре 20 °С, МПа ..................................	3,44
при температуре 50 °С, МПа ..................................	0,93

По вышеперечисленным показателям данная смесь соответствует типу Б марки III и может быть применена в районах I, II и частично III дорожно-климатических зон, характеризующихся холодным и влажным климатом, для устройства верхних слоев покрытий.

Таким образом, возрастает потребность в цветных асфальтобетонных покрытиях, которые во многих случаях повышают безопасность движения транспорта и пешеходов и улучшают внешний вид автомобильных дорог, магистралей и скоростных дорог, парковых и велосипедных дорожек, аллей, спортивных площадок.

Данная технология позволяет рассматривать отходы металлургии как вторичный продукт для дорожного строительства. За счет этого снижается негативное воздействие металлургического предприятия на окружающую среду.

Работы по своевременному нанесению дорожной разметки способствуют обеспечению условий безопасности на дорогах, соблюдению правил дорожного движения.

Библиографический список

1.ГОСТ Р 51256—99. Дорожная разметка и ее характеристики.

2.ГОСТ Р 52289—2004. Технические средства организации дорожного движения. Правила применения дорожных знаков, разметки, светофоров, дорожных ограждений и направляющих устройств.

3.Пугин К.Г., Юшков В.С. Современные материалы нанесения дорожной разметки // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы междунар. науч.-практ. конф., г. Тюмень, 18—19 ноября 2010 г. —

Тюмень, 2010. — С. 275—278.

Получено 4.03.2011

Стр. 73

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

УДК 624.154

А.Б. Пономарев, А.В. Захаров, Д.Н. Сурсанов

Пермский государственный технический университет

К ВОПРОСУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВЕРХНЕПЕРМСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ В КАЧЕСТВЕ

ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ

Рассматривается возможность использования полускальных пород пермского периода в качестве основания для свайных фундаментов высотных жилых зданий. В качестве обоснования такой возможности приводится частный случай результатов статических испытаний свай вдавливающей нагрузкой при опирании их на алевролиты и аргиллиты верхнепермских отложений. На основании полученных экспериментальных данных делается вывод о возможном положительном решении данного вопроса.

Ключевые слова: верхнепермские отложения, полускальные породы, несущая способность, сваи-стойки, статические испытания.

В настоящее время в связи с инвестиционной привлекательностью в центральных районах г. Перми активно ведется высотное строительство, при этом возрастают нагрузки на грунтовое основание и увеличивается глубина заложения фундаментов. В данных условиях строительства наиболее эффективными, а иногда единственно возможными фундаментами становятся свайные с опиранием на геологические отложения верхнепермского возраста. Как правило, верхнепермские отложения представлены трещиноватыми, в кровле сильновыветрелыми аргиллитами, алевролитами и песчаниками, залегающими на глубине

18—24 м.

Согласно ГОСТ 25100—95 «Грунты. Классификация», указанные выше грунты, относят к классу скальных грунтов с жесткими цементационными связями, группа полускальные

74

Стр. 74

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Техническое обеспечение конструкционной безопасности зданий и сооружений

(Rc < 5 МПа), подгруппа осадочные. Например, алевролит характеризуется как сильно уплотненная и сцементированная мелкозернистая порода, текстура плотная сланцевая, по минералогическому составу такой грунт аналогичен суглинку. Известно, что свойства алевролитов, аргиллитов и песчаников напрямую зависят от степени цементации и их степени водонасыщения, при увлажнении такие грунты теряют свои прочностные свойства. Как правило, при определении прочностных свойств пород они могут быть выражены как в условных значениях сопротивлению одноосному сжатию, так и в параметрах угла внутреннего трения и удельного сцепления.

Мнения об использовании верхнепермских отложений в качестве оснований для свайных фундаментов зданий с большими нагрузками на сегодняшний день достаточно противоречивы: от мнения, что такие грунты практически являются несжимаемыми

испособны выдерживать давления свыше 50 МПа, до мнения, что данные грунты являются уплотненными суглинками и супесями с модулем деформации не более 15 МПа. Такое противоречие позиций специалистов геологов и геотехников можно объяснить тем, что прямые испытания таких грунтов до последнего времени практически не проводились. В этом просто не было необходимости, так как в качестве несущих оснований использовались верхние покровные горизонты аллювиальных

иделювиальных отложений. Поэтому прочностные и деформационные характеристики определялись в основном справочно, по пособию [4, разд. 6]. В этом случае необходимо отметить, что представленные в табл. 113, 119, 123 соответствующего пособия характеристики собраны по различным фондовым материалам (алевролиты Донбасса, Средней Азии, Забайкалья, Восточной Сибири, Дальнего Востока и т.п.) и даны для предварительной оценки сжимаемости и прочности элювиальных пород. Поэтому

всовременных условиях строительства становится крайне важно знать действительные прочностные и деформационные характеристики верхнепермских отложений для прогноза осадок и несущей способности свайных фундаментов опирающихся на них.

Водном из центральных районов г.Перми в настоящее время осуществляется строительство комплекса жилых 20-этажных домов. В геоморфологическом отношении площадка строительства приурочена к делювиальному склону IV надпойменной террасы р. Камы, осложненному глубоко врезанным логом субширотного

75

Стр. 75

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 1

простирания, по тальвегу которого протекает р. Стикс — левый приток Егошихи. Проектируемое здание расположено на относительно выположенном участке деллювиального склона. Геологическое строение площадки испытаний, на изученную глубину, представлено отложениями четвертичного и верхнепермского возраста.

Отложения четвертичного возраста представлены аллю- виально-деллювиальными суглинками, суглинками гравелистыми, гравийными грунтами и суглинками элювиальноделювиальными с дресвой и щебнем аргиллита и алевролита. Верхнепермские отложения — трещиноватые, в кровле сильновыветрелые аргиллиты, алевролитами и песчаники. С поверхности площадка покрыта насыпными грунтами, участками с почвенно-растительным слоем.

В пределах площадки имеют развитие грунтовые воды четвертичных аллювиально-делювиальных глинистых отложений, воды спорадического распространения гравийногалечниковых отложений и трещинные воды шешминского водоносного комплекса. Грунтовые воды приурочены к верхней части четвертичного разреза представленного текучепластичными и текучими суглинками и насыпными грунтами, слагающими верхнюю часть разреза делювиального склона IV надпойменной террасы. На период инженерно-геологичес- ких изысканий установившиеся уровни грунтовых вод на площадке зафиксированы на глубине 2,9—6,0 м. Геологический разрез площадки представлен на рис. 1.

Фундаменты проектируемых зданий — свайные с монолитным ленточным ростверком. Сваи забивные железобетонные составные, сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой марки С210.30-Св по серии 1.011.1-10 в.8. Сваи общей длиной 21 м выполнены из двух секций: нижней марки С120.30-НСв и верхней марки С90.30-ВСв, длиной 12 и 9 м соответственно. Сечение сваи 300×300 мм. Расчетная нагрузка на сваю, принятая в проекте, составляет 700 кН. По взаимодействию с грунтовым массивом принята схема «свая-стойка». Согласно принятым проектным решениям (см. рис. 1) опирание свай осуществляется на алевролиты (аргиллиты) очень низкой прочности (ИГЭ-9) и суглинки от мягкопластичной до твердой консистенции, с дресвой и щебнем аргиллита и алевролита (ИГЭ-2).

76

Стр. 76

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 1

В отчетах об инженерно-геологических изысканиях на площадке строительства не было представлено прямых лабораторных (полевых) испытаний грунтов верхнепермских отложений. Поэтому у заказчика и надзорных организаций возникли опасения по поводу правомерности применения в проектных решениях расчетных схем «свай-стоек», а также возможности передачи проектных нагрузок на полускальные грунты пермского периода.

На первоначальном этапе на площадке строительства были выполнены динамические испытания свай, которые показали

расчетный отказ Sa= 0,002…0,006 м, что	свидетельствовало
о достижении ими несущей способности	Fu=1140…635 кН.

С учетом значительного разброса в значениях несущей способности свай, полученных по данным динамических испытаний, а также для принятия окончательного решения о возможности использования эллювиальных грунтов пермских отложений в качестве основания свайных фундаментов было предложено провести статические испытания трех свай. Для проведения испытаний были разработаны три испытательных стенда. Один из испытательных стендов показан на рис. 2.

Рис. 2. Стенд для испытания свай статической нагрузкой

Все конструкции испытательных стендов были предварительно рассчитаны на нагрузку, превышающую на 20 % наибольшую нагрузку, предусмотренную программой испытаний и требованиями нормативных документов [1—3]. Испытания свай производились после забивки свай с «отдыхом» не менее 17 сут. В качестве нагрузочного устройства использовался гидравличе-

78

Стр. 78

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Техническое обеспечение конструкционной безопасности зданий и сооружений

ский домкрат грузоподъемностью 200 т, с фиксацией каждой ступени нагрузки по монометру. Нагружение испытываемой сваи производилось посредством насосной станции равномерно, ступе-

нями нагрузки по 96 кН (≈ 1/10 от 1,5·N = 1,5·700 = 1050 кН).

На каждой ступени нагружения сваи снимались отсчеты по всем приборам для измерения осадки сваи в следующей последовательности: нулевой отсчет — перед нагружением сваи, первый отсчет — сразу после приложения нагрузки, затем последовательно четыре отсчета с интервалом 30 мин и далее через каждый час до условной стабилизации деформации (затухания перемещения). За критерий условной стабилизации деформации при испытании свай принимались скорость осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающая 0,1 мм за последние 60 мин наблюдений. Нагрузка доводилась до значения, при котором общая осадка сваи составляет не менее 20 мм, но не более 1056 кН

(≈1,5·N = 1,5·70 = 1050 кН).

Разгрузка сваи производилась после достижения наибольшей нагрузки ступенями, равными 192 кН (последняя 50 кН), с выдержкой каждой ступени 15 мин. Отсчеты по приборам для измерения осадок снимались сразу после каждой ступени разгрузки и через 15 мин наблюдений. После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за упругим перемещением сваи проводились в течение 60 мин, со снятием отсчетов через каждые 15 мин. На каждом этапе нагружения и разгрузки фиксировались перемещения анкерных свай и упорной системы испытательных стендов.

По результатам проведения испытаний составлены графики зависимости осадки от нагрузки s = f(Р) и изменения деформации во времени s = f(t) по ступеням нагружения для каждой сваи. Один из графиков испытаний свай представлен на рис. 3.

Согласно полученным данным, при нагрузке N=1056 кН (предельная нагрузка на сваю) осадки свай s составили от —4,58 до —5,275 мм. При испытаниях всех трех свай, при максимальной достигнутой нагрузке (1056 кН) осадки свай оказались менее определенного значения (20 мм), в этом случае, согласно [2], за частное значение предельного сопротивления сваи Fu была принята максимальная нагрузка, полученная при испытаниях, — 1056 кН. Тогда расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, согласно данным испытаний, составила N = 880 кН. Характер полученных графиков испытаний s = f(Р) позволяет сделать вывод о работе испытываемых свай в диапазоне действующих нагрузок, как свай-стоек.

79

Стр. 79

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)