Construction and Geotechnics

Рассмотрены результаты исследований в области разработки системы, которая в режиме реального времени позволяет отображать и дистанционно передавать основные технологические параметры вдавливания свай заводского изготовления (значения усилий вдавливания, количество и глубина погруженных свай, их смещения относительно проектного положения). В отличие от существующих аналогов, она позволяет дополнительно осуществлять наведение установки вдавливания на точки погружения свай без инструментального выноса их положения на местности. Это обеспечивается за счет ориентирования установки с помощью системы глобальной спутниковой навигации. Положение свай задается в автоматическом режиме посредством расчета их координат, получаемых из проекта в формате dfx, предварительно введенного в память бортового компьютера. Представлены составные элементы такой системы, а также интерфейс настройки и отображения технологических параметров. Основные технологические показатели процесса в дистанционном режиме могут отображаться на дисплее любого мобильного устройства. Показано, что стоимость такой системы составляет 8 % от стоимости самой установки вдавливания свай. Установлено, что она окупается за счет сокращения затрат при последующем усилении конструкций ростверков. Эти дополнительные работы исключаются оперативным устранением выявленных отклонений, а также повышением точности установки свай в проектное положение. Представлен алгоритм выполнения работ при настройке системы, получении и передаче соответствующей информации. Показано, какие участники на разных этапах будут задействованы в описанных процессах. В заключение приведены различные показатели эффективности внедрения такой системы. На основании результатов хронометража доказано, что ее использование позволяет сократить продолжительность и трудозатраты как производства работ, так и составления исполнительной документации. К тому же полученная информация может быть интегрирована в информационную модель здания, что позволит анализировать показатели эксплуатационной надежности свайных фундаментов.

В статье посредством изучения рынка BIM-решений проведен анализ возможностей информационной модели здания с точки зрения ее соответствия современной идеологии BIM. Развиваясь в направлении сопровождения процесса возведения здания - с момента идеи его строительства до полного демонтажа, концепция BIM также включила в себя экономическую и плановую составляющие. На современном этапе информационная модель должна развиваться и жить вместе со зданием, даже после сдачи его в эксплуатацию. Цель настоящего исследования состоит в проведении анализа уровня зрелости BIM-решений в соответствии с текущим развитием BIM-технологий на всех этапах жизненного цикла здания. Выделены этапы создания модели: составление технического задания на проектирование, выполнение инженерных изысканий, составление трех видов информационной модели в соответствии с требованиями к разработке соответствующих разделов проектной документации. Выделены этапы жизненного цикла BIM-модели, нуждающиеся в доработке: эксплуатация, демонтаж зданий. Рассмотрены особенности составления информационных моделей, существующих BIM-решений от различных производителей программного обеспечения. Выполнено сравнение существующих BIM-решений на всех этапах создания информационной модели. Для анализа BIM-решений будет использован метод экспертной оценки. Составлен перечень показателей и их рейтинговый вес для методики экспертных оценок. Выполнена оценка зрелости BIM-решений. В результате анализа был составлен график, наглядно демонстрирующий степень зрелости информационной модели для жизненного цикла. Определен средний процент развитости в результате оценки. Некоторые BIM-решения вызывают вопрос целесообразности их использования в сфере BIM-технологий.

Представлена информация об исследованиях в области улучшения слабых глинистых оснований путем устройства вертикальных грунтовых свай в оболочке из геосинтетических материалов. Данный способ доказал свою эффективность для усиления оснований больших площадных объектов в определенных грунтовых условиях, но не получил широкого распространения в качестве метода улучшения оснований фундаментов зданий, что, в том числе, связано с отсутствием простых инженерных методов расчета параметров улучшения. Статья представляет инженерную методику определения осадки фундаментов мелкого заложения на слабом глинистом основании, улучшенном внедрением вертикальных грунтовых элементов в оболочке из геосинтетического материала. Методика основана на рассмотрении элементарной ячейки улучшенного основания, для которого итерационным процессом перебора определяется распределение давлений в слабом грунте и элементе улучшения, при котором достигается равенство вертикальных деформаций элемента улучшения и слабого грунта, которые должны быть одинаковыми ввиду жесткости фундамента здания или сооружения. Расчет деформаций армированного вертикального грунтового элемента выполняется путем решения задачи Ламе, а деформаций слабого грунта - стандартными методиками, описанными в нормативной литературе. Представлено сопоставление результатов расчета по предложенной методике с данными численного моделирования в осесимметричной постановке. При численном моделировании грунта была использована упругопластическая модель Мора - Кулона. Геосинтетическое армирование моделировалось с использованием специального элемента, воспринимающего только растягивающие напряжения. Жесткость фундамента основания принята бесконечно большой. Анализ представленных результатов моделирования показал хорошую сходимость расчетов с данными экспериментальных исследований и данными численного моделирования с использованием метода конечных элементов.

При эксплуатации дорог часто возникают аварии геотехнического характера, вызванные различными причинами. Поэтому для ликвидации их последствий требуется проводить различные мероприятия, учитывающие геологические особенности площадки. Рассмотрены три случая геотехнических аварий дорожных сооружений: повреждение оползнем конуса моста и откоса дорожной насыпи; образование локального оползня с перемещениями покровных слоев на прилегающей части склона пересекаемой долины, пластические деформации и потеря устойчивости земляного полотна, осадка звеньев водопропускной трубы; вынос частиц грунта (суффозия) из борта железнодорожной выемки под конусом мостового сооружения вследствие повреждения противофильтационного глиняного экрана. Анализ причин, вызвавших эти аварийные ситуации, позволил предложить оптимальные решения по их устранению. В первом случае причинами активизации оползня стали периодические подъемы уровня грунтовых вод, наличие площадок, не защищенных растительностью, участки рыхлого грунта. Авария была ликвидирована путем устройства противооползневой конструкции из буронабивных свай, заделанных нижними концами в скальный грунт. Во втором случае причинами стали переувлажнение грунтов вследствие обильных летних дождей и таяния снега следующей весной. Для ликвидации аварии был устроен дренаж на прилегающей территории; частично заменен грунт, проведено усиление геотекстилем, уположены откосы с устройством бермы, усилено основание земляного полотна. В третьем случае произошел вынос частиц грунта из борта железнодорожной выемки под конусом мостового сооружения вследствие повреждения противофильтационного глиняного экрана. После восстановления экрана и устройства дренажа суффозия ликвидирована, строительство моста завершено. Приведенные примеры показывают значимость инженерно-геологического обоснования при проектировании объектов транспортного строительства.

Рациональное планирование строительной площадки особенно актуально при строительстве в стесненных городских условиях. Это требует хорошей подготовки квалифицированных специалистов. В настоящее время в системе высшего профессионального образования предъявляются новые, более высокие требования к технологиям профессионального обучения. Внедрение интерактивных методов обучения, совершенствование научно-методической и материально-технической базы является наиболее важными этапами на пути перехода на новый уровень образования. Данному процессу способствует проведение практических занятий с использованием электронных справочников и электронных тренажеров. В качестве примера рассматривается организация проведения в интерактивной форме практического занятия «Проектирование временных складов строительной площадки», входящего в состав курса по подготовке специалистов в области разработки строительных генеральных планов. Описывается структура и организация проведения занятия, включающего такие формы интерактивных способов обучения, как мини-лекция, кейс-метод, дискуссия. В ходе занятия студенты активно участвуют в обсуждении рассматриваемых вопросов, предлагают свои варианты решения поставленных перед ними задач. Закрепление полученных навыков по расчету площадей складов, отводимых под хранение строительных конструкций и материалов, предполагается с помощью электронного тренажера, позволяющего оптимизировать искомую площадь склада. Для этого в тренажере вводятся исходные данные по требуемым для строительства объекта материалам. Предусмотрена возможность варьировать такие параметры, как нормы запаса материалов, способы их доставки на строительную площадку. Тренажер позволяет обучающимся легче усваивать изучаемый материал. Предложенный тренажер может использоваться и в практических целях, для рационального планирования строительной площадки.