Конструктивно-технологические решения подпорных стен из сварного трубчатого шпунта для транспортного строительства (стр. 1 )

На правах рукописи

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

ПОДПОРНЫХ СТЕН ИЗ СВАРНОГО ТРУБЧАТОГО ШПУНТА

ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Спе­ци­аль­ность 05.23.11 «Про­ек­ти­ро­ва­ние и строи­тель­ст­во до­рог,
мет­ро­по­ли­те­нов, аэ­ро­дро­мов, мос­тов и транс­порт­ных тон­не­лей»

АВ­ТО­РЕ­ФЕ­РАТ

дис­сер­та­ции на со­ис­ка­ние уче­ной сте­пе­ни

кан­ди­да­та тех­ни­че­ских на­ук

Москва - 2011 г.

  Ра­бо­та вы­пол­не­на в от­кры­том ак­цио­нер­ном об­ще­ст­ве «На­уч­но-ис­сле­до­ва­тель­ский ин­сти­тут транс­порт­но­го строи­тель­ст­ва» (­ИС).

На­уч­ный ру­ко­во­ди­тель:                        Док­тор тех­ни­че­ских на­ук, профессор

Цернант Алек­сандр Альфредович

Офи­ци­аль­ные оп­по­нен­ты:                        Док­тор тех­ни­че­ских на­ук, про­фес­сор

 

Кан­ди­дат тех­ни­че­ских на­ук

­сан­д­ров­ич

  МГАВТ

Ве­ду­щая ор­га­ни­за­ция:        

  За­щи­та со­сто­ит­ся « 23» декабря  2011 го­да, в 12-00 ча­сов на за­се­да­нии дис­сер­та­ци­он­но­го со­ве­та ДМ.303.018.01 при «На­уч­но-ис­сле­до­ва­тель­ском ин­сти­ту­те транс­порт­но­го строи­тель­ст­ва» по ад­ре­су: 129329, г. Мо­ск­ва, ул. Коль­ская, д. 1, ­ИС.

  С дис­сер­та­ци­ей мож­но оз­на­ко­мить­ся в биб­лио­те­ке ­ИС. От­зы­вы на ав­то­ре­фе­рат дис­сер­та­ции в двух эк­зем­п­ля­рах, за­ве­рен­ные пе­ча­тью, про­сим на­прав­лять по ука­зан­но­му ад­ре­су уче­но­му сек­ре­та­рю дис­сер­та­ци­он­но­го со­ве­та.

Автореферат разослан  «23»  ноября  2011 г.

Уче­ный сек­ре­тарь

дис­сер­та­ци­он­но­го со­ве­та,

кан­ди­дат тех­ни­че­ских на­ук                                                Пет­ро­ва Ж. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Подпорные стены являются одним из важных и широко распространенных видов инженерных сооружений транспортного строительства. Их возводят для удерживания от обрушения откосов насыпей и выемок железных и автомобильных дорог, в качестве противооползневых и противообвальных сооружений на подходах к порталам тоннелей, для защиты дорожного земляного полотна от размывов, а также при строительстве причальных сооружений.

  Одна из центральных проблем строительства подпорных стен на объектах транспортного строительства связана с необходимостью разработки и внедрения ресурсосберегающих конструкций, обеспечивающих снижение материальных и трудовых затрат, повышение несущей способности и надежности сооружений на этапах возведения и эксплуатации. Поэтому исследования, разработка и внедрение подпорных стен из надежных, экономичных и технологичных шпунтов трубчатых сварных (ШТС), которые по несущей способности, жесткости, геометрической форме, расходу металла, удобству анкеровки, сопротивлению коррозии, затратам труда на строительстве превосходят не только отечественные шпунтовые сваи, но и зарубежные их аналоги, является актуальной задачей транспортного строительства.

Цель работы -  разработка рациональных конструкций ШТС, сортамент которых удовлетворит потребность проектировщиков для возведения подпорных стен из ШТС на объектах транспортного строительства в любых инженерно-геологических, гидрологических и природно-климатических условиях.

Объектами исследований являлись подпорные стены из стальных шпунтовых свай. Экспериментальные исследования проводили преимущественно при возведении подпорных стен транспортных сооружений. На основе результатов натурных экспериментов разрабатывали конструктивно-технологические решения подпорных стен из ШТС.

Методы исследования: - натурные наблюдения, теоретический анализ результатов, численные эксперименты. Сортамент новых профилей ШТС и технологий возведения подпорных стен разрабатывали на основе расчётов, испытаний образцов (фрагментов ШТС) в лаборатории и апробации результатов на натурных объектах.

Теоретический анализ базируется на:

- системном подходе к поиску и обобщению информации по теме диссертации;

- методах строительной механики для оценки напряженно-деформированного состояния ШТС в подпорных стенах;

- обработке результатов исследований с использованием методов математической статистики.

Экспериментальные методы: - геометрические и геодезические измерения,  тензометрия при определении напряженно - деформированного состояния образцов ШТС;

- химический анализ металла труб и замковых элементов ШТС;

- металлографические методы определения структуры металла и сварных соединений;

- натурные испытания несущей способности подпорных стен из ШТС.

Научная новизна работы: на основании результатов натурных исследований, теоретических и экспериментальных проработок впервые в РФ разработаны и внедрены новые конструкции профилей шпунтов трубчатых сварных и технологий возведения из них подпорных стен транспортных сооружений для различных инженерно-геологических условий, в том числе на основаниях из «слабых»,  скальных и мерзлых грунтах. Научная новизна основных результатов работы подтверждена 7 патентами на конструкции и способы строительства подпорных стен из ШТС и 6 патентами РФ на полезную модель, а также внедрением в практику отечественного транспортного строительства нового типа подпорных стен из шпунтов трубчатых сварных (ШТС).

Практическое значение работы. Результаты выполненных исследований позволяют рекомендовать ШТС для возведения подпорных стен различной формы, высоты, длины и назначения на объектах транспортного строительства в Западной Сибири и других районах России для всех природно-климатических и инженерно-геологических условий.

Реализация результатов работы. По сортаменту, разработанному на основе результатов диссертационной работы, изготовлено более 150 тысяч тонн ШТС, которые использованы при возведении более 50 подпорных стен на различных объектах транспортного строительства суммарной протяженностью около 39 км.

На защиту выносятся:

- научная концепция и методика проектирования ШТС и технология их изготовления  для возведения подпорных стен  для различных  инженерно-геологических и природно-климатических условий, включая основания из «слабых», скальных и мерзлых грунтов, в том числе с использованием охлаждающих устройств для предотвращения оттаивания грунтов основания, повышения несущей способности и надежности сооружений в условиях криолитозоны;

- методика проектирования оптимальных параметров конструкции ШТС: диаметров труб, длины, ширины и формы замковых соединений, марок сталей.

Достоверность применяемых методов исследования. Основные научные положения, рекомендации и выводы диссертационной работы проверены на более чем пятидесяти объектах транспортного строительства, обоснованы результатами проведения  экспериментальных исследований и подтверждены удовлетворительной сходимостью результатов расчётов и экспериментальных данных, а также отсутствием каких-либо рекламаций от заказчиков и органов, контролирующих результаты строительства.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на заседаниях секций Ученого Совета в 2006, 2009 и 2010 гг., Международных конференциях «Морские и речные порты России» (г. Москва, 2002 г. и 2004 г.). По результатам выполненных исследований опубликована 31 печатная работа, разработаны национальный стандарт ГОСТ Р 52664-2010 «Шпунт трубчатый сварной. Технические условия», Свод правил «Проектирование и строительство причальных и берегоукрепительных сооружений из трубчатого сварного шпунта»,  Свод правил «Проектирование и возведение подпорных стен и водопропускных сооружений автомобильных дорог из трубчатого сварного шпунта», стандарт организации (СТО – ГК «Трансстрой» - 010-2007)  « Шпунт трубчатый сварной. Применение в транспортном строительстве», М., , 2007 г. и СТО-01393674-013-2011 «Возведение подпорных стен из шпунтов трубчатых сварных на скальных грунтах», М., , 2011 г.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы. Работа содержит 158 страниц текста, 30 рисунков, 14 таблиц и список использованных источников включающий 154 наименования, а также 3  приложения на 18 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

  Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы  цель и задачи исследований, изложены новизна и практическая значимость полученных результатов, сформулированы положения, выносимые на защиту.

  Первая глава содержит обзор и анализ конструкций и технологий возведения подпорных стен из стальных шпунтовых свай и  концепцию применения шпунтов трубчатых сварных при проектировании и возведении подпорных стен транспортных сооружений.