Современные технологии транспортного строительства

асфальтобетонный дорожный нивелирование строительный

На сегодняшний день в строительном бизнесе наблюдается достаточно высокая конкуренция, и требования, предъявляемые к выполняемым работам, постоянно повышаются.

Все чаще строителям приходится прибегать к новым технологиям, которые способствуют снижению себестоимости работ, повышению качества и увеличению производительности. Выполнение земляных работ точнее, быстрее и с большей рентабельностью является важнейшим фактором успеха в современной строительной отрасли, для которой характерна серьезная конкуренция.

Сегодня необходимо выполнять заказы быстрее и точнее, чем раньше. Автоматические системы нового поколения для строительных машин произвели настоящую революцию на всех этапах строительства.

К таким передовым технологиям относятся системы управления строительными машинами («системы нивелирования»). Это системы, которые позволяют контролировать в автоматическом или ручном режиме положение рабочего органа строительной машины (отвала автогрейдера или бульдозера).

Основные преимущества их применения:

- точность и ровность формирования земляного полотна или укладки асфальта;

- увеличение скорости работы и сокращение вынужденных простоев техники и простоев в работе для очередной проверки отметок геодезистом.

Таким образом, пользователи систем нивелирования существенно экономят материал, имеют более низкую себестоимость работ, более высокое качество и производительность.

Все это обеспечивает им существенное преимущество в тендерах на строительные работы, а также увеличивает рентабельность выполняемых работ.

Существуют три основных типа систем нивелирования: индикаторные лазерные системы, ультразвуковые или лазерные автоматические системы нивелирования и высокопроизводительные 3D цифровые системы http://www.trimblegcs.ru/types.shtml.

Существует еще один вид систем - это механические системы (в России их еще можно встретить на асфальтоукладчиках), которые уже устарели и не отвечают современным требованиям.

Индикаторные лазерные системы

Индикаторные лазерные системы являются самыми простыми среди систем управления машинами (после механических).

Основными компонентами таких систем являются лазерный нивелир (лазерный построитель плоскости) и лазерный приемник.

Простые лазерные системы применяются для управления экскаваторами, бульдозерами, погрузчиками, а также различной мини-техникой.

Лазерный нивелир устанавливается на строительной площадке в удобном для работы месте. Нивелир формирует лазерную плоскость, горизонтальную или наклонную, под определенным проектным уклоном. Фактически эта плоскость задается параллельно формируемой проектной плоскости.

Лазерный фотоприемник монтируется на жесткой мачте на отвал бульдозера, погрузчика или на рукоять экскаватора (как правило, на магнитном креплении).

Для работы приемнику задается уровень по известной отметке или реперу. Можно также просто установить отвал на желаемую проходку. В процессе работы оператор ориентируется на показания индикаторов приемника и видит, в каком направлении следует перемещать отвал или ковш, чтобы выйти на проектный уровень.

Автоматические системы нивелирования, ультразвуковые и лазерные

Самым распространенным и чаще всего используемым в строительстве типом систем являются ультразвуковые и лазерные автоматические нивелирующие системы (Системы Автоматического Управления - САУ).

В автоматических системах в кабине машины устанавливается пульт управления, в который вводится проектное значение уклона и рабочая отметка или толщина слоя. Во время работы панель управления сравнивает текущее положение отвала с введенным и, в случае необходимости, автоматически его исправляет, посылая команду на электрогидроклапан. Таким образом, отвал автоматически удерживается в проектном положении, машинисту остается только вести машину по определенной проходке. Работа с автоматической ультразвуковой или лазерной системой осуществляется намного быстрее, при этом обеспечивается высокая ровность формируемой поверхности.

На строительные машины устанавливают автоматические системы подобного типа в трех основных конфигурациях.

Лазерная система с одним фотоприемником

Такая система чаще всего используется на бульдозерах, мини-погрузчиках для работы на строительных площадках, где необходимо формирование горизонтальной поверхности или поверхности с одним уклоном, например, под строительство крупных торговых комплексов, парковочных площадок, спортивных полей и т.д.

Лазерная система с двумя фотоприемниками

Системы с двумя приемниками нашли широкое применение не только на бульдозерах, но и на таких машинах, как асфальтоукладчики и бетоноукладчики.

Конфигурация с двумя приемниками позволяет формировать поверхность с определенным продольным и поперечным уклоном (в зависимости от типа лазерного нивелира). При этом нет необходимости, чтобы машина двигалась только по одной проходке, четко в продольном или поперечном направлении, как для предыдущей конфигурации.

Конфигурация с ультразвуковыми датчиками

Подобные системы в Казахстана известны, в основном, среди строителей дорог. Для формирования в автоматическом режиме поверхности с заданным продольным профилем ультразвуковые системы используют копирную струну, бордюрный камень или предыдущий слой.

Системы с ультразвуком часто устанавливают на автогрейдерах как недорогой вариант автоматических систем для подготовки основания под укладку асфальта или заливку бетона. Одной из существенных проблем при дорожном строительстве является обеспечение ровности основания и других слоев.

Новое поколение нивелирующих систем с максимальными возможностями модернизации - системы используют общепринятый в промышленности интерфейс Controller Area Network (CAN) и могут устанавливаться на машинах любого производителя. Интерфейс CAN позволяет вам легко добавлять датчики и обновлять программное обеспечение в соответствии с требованиями конкретной машины или практической задачи. В основе системы лежит концепция постепенной модернизации на основе технологии plug-and-play, позволяющая вам модернизировать систему, начиная от контроля только поперечного уклона или высоты отвала и заканчивая, многофункциональным решением GPS 3D http://www.trimblegcs.ru/types.shtml. Кроме этого, можно переустанавливать систему или отдельные датчики с одной машины на другую, в зависимости от потребностей на конкретном участке работ.

Как известно, асфальт является очень пластичным материалом, и, если основание было сделано неровным, то эти неровности затем отразятся на асфальте. Деформирование покрытия при неровной укладке основания можно заметить уже через год эксплуатации такой дороги. Асфальт просто начинает повторять профиль основания.

Автоматические системы Trimble GCS500 и GCS600 относятся к классу 2D систем, предназначены для установки на автогрейдерах и используются при формировании полотна с заданным продольным и поперечным профилем.

Система поставляется в различных комплектациях в зависимости от решаемых пользователем задач. Установка системы производится на автогрейдеры и бульдозеры всех производителей, включая отечественных.

Области применения ультразвуковых и лазерных систем Trimble GCS500 и GCS600 http://www.trimblegcs.ru/types.shtml:

- дорожно-строительные работы (подготовка земляного полотна, укладка бетона и т.д.);

- малые и большие строительные площадки;

- строительство дорог с нежестким покрытием (например, для нефтяных «кустов»);

- строительство и эксплуатация магистралей;

- строительство взлетно-посадочных полос аэродромов;

- строительство дамб;

- отсыпка откосов и кюветов.

Основные преимущества систем TRIMBLE GCS500 И GCS600:

- Возможность модернизации. Система может быть в любой момент доукомплектована. Так, приобретая систему только с контролем поперечного уклона, достаточно заказать ультразвуковой датчик или лазерный приемник, подключить и начать работать.

- Руководство пользователя и интерфейс панели управления на русском языке.

- Возможность установки системы на машины различных производителей.

- Возможность переустановки системы на любую другую машину в случае необходимости.

- Независимость от сторонних производителей. Все оборудование, в том числе лазерные приемники, лазерные нивелиры и тахеометры для 3D систем выпускаются на собственных предприятиях.

- Наличие сервисного центра по ремонту оборудования Trimble в Москве, сертифицированного на 3-й уровень ремонта (4-й уровень - это завод-изготовитель).

Формирование поперечного уклона

Система GCS500 является базовой комплектацией автоматических систем Trimble для автогрейдеров.

В системе используются три датчика для определения фактически формируемого поперечного уклона: датчик наклона отвала, датчик поворота отвала относительно главной рамы (направления движения) и датчик продольного наклона машины. Машинист вводит проектный уклон на панели управления, включает автоматический режим и начинает движение. Панель управления сравнивает текущий уклон отвала с введенным и при необходимости автоматически корректирует положение отвала. Для формирования виражей или других участков с изменяемым уклоном в системе предусмотрена специальная функция, позволяющая машинисту добавлять или уменьшать значение уклона в зависимости от пикетажа.

Эта система, хотя и является системой начального уровня, но, несмотря на это, решает одну из самых распространенных задач, для которой используется автогрейдер - формирование проектных уклонов. Оснастив такой системой начального уровня свои автогрейдеры, Вы уже можете забыть о дорожной рейке «Кондор».

При необходимости, Вы всегда может доукомплектовать машины ультразвуковыми датчиками или лазерными приемниками до системы Trimble GCS600.

Функции системы:

- формирование покрытия с заданным поперечным уклоном;

- формирование покрытия с изменяемым поперечным уклоном, например на виражах.

Комплектация с датчиками наклона (рис. 1):

- датчик продольного наклона AS400, устанавливаемый на раме;

- датчик поперечного наклона AS400, устанавливаемый на отвале;

- датчик поворота RS400, устанавливаемый на поворотном круге;

- модуль питания PM400;

- модуль управления электрогидроклапанами VM410;

- пульт управления CB420;

- комплект кабелей и рукавов высокого давления.

Формирование полотна с продольным и поперечным профилем

Для формирования продольного и поперечного профиля полотна используется комплект системы GCS600, включающий один или два ультразвуковых датчика высоты отвала или лазерный приемник. Ультразвуковой датчик крепится на краю отвала и контролирует высоту по копирной струне, ранее созданному слою или бордюрному камню. Используя один или два ультразвуковых датчика, система позволяет формировать вертикальные кривые, обеспечивая точное соответствие земляного полотна проекту. Ультразвуковой датчик позволяет снизить утомляемость оператора, так как уже нет необходимости следить за уровнем отвала, а это, соответственно, увеличивает производительность. Кроме этого, благодаря высокой точности ультразвуковых датчиков (до 1.5 мм), существенно сокращается расход материала, как слоев основания дороги, так и асфальтобетона, и сводится к минимуму необходимость контроля со стороны прораба или мастера участка.

Для проведения работы на больших и ровных площадях, например на взлетно-посадочных полосах аэродромов, прямолинейных участках дорог, вместо ультразвукового датчика устанавливается лазерный приемник. В этом случае в качестве опорной плоскости будет выступать уже не струна, а лазерная плоскость, создаваемая лазерным нивелиром.

Обычно система GCS600 с лазерными приемниками используется на объектах, требующих высокой точности и где нет возможности производить выставление копирной струны.

Функции системы:

- контроль поперечного и продольного профиля поверхности;

- возможность последующего обновления.

Комплектация с двумя ультразвуковыми датчиками (рис. 2):

- датчик продольного наклона AS400, устанавливаемый на раме;

- датчик поперечного наклона AS400, устанавливаемый на отвале;

- датчик поворота RS400, устанавливаемый на поворотном круге;

- один или два ультразвуковых датчика высоты отвала ST300;

- одна или две штанги с креплениями для установки датчиков;

- модуль питания PM400;

- модуль управления электрогидроклапанами VM410;

- пульт управления CB420;

- комплект кабелей и рукавов высокого давления.

Комплектация с ультразвуковым датчиком и одним или двумя лазерными приемниками:

- датчик продольного наклона AS400, устанавливаемый на раме; - датчик поперечного наклона AS400, устанавливаемый на отвале;

- датчик поворота RS400, устанавливаемый на поворотном круге;

- ультразвуковой датчик высоты ST300;

- штанга с креплениями для ультразвукового датчика;

- один или два лазерных приемника LR410;

- одна или две мачты с креплением для установки лазерных приемников;

- модуль питания PM400;

- модуль управления электрогидроклапанами VM410;

- пульт управления CB420;

- комплект кабелей и рукавов высокого давления.

При необходимости установленная система может быть обновлена до 3D цифровой системы Trimble GCS900, которая обеспечивает контроль положения отвала относительно 3D цифровой модели проекта.

При обновлении в комплект системы добавляется электронная следящая система положения машины на основе GPS или роботизированного тахеометра Trimble ATS, кроме того, дополнительно в комплект устанавливается новая панель управления.

Установка системы производится на автогрейдеры и бульдозеры любых зарубежных и отечественных производителей.

Установка систем на грейдера ведущих мировых производителей: HBM- Nobas, Caterpillar, Komatsu, Volvo- это отработанный и четкий процесс, обучение специалистов и техническая поддержка производятся специалистами компании Trimble, прошедшими обучение в Европе.

При монтаже на отечественные автогрейдеры единственной рекомендацией будет ликвидация чрезмерных люфтов отвала и обеспечение нормальной работы гидропривода. Причина таких рекомендаций проста - при люфте в 20 мм система не сможет обеспечить точность в 10 мм. А при наличии перепуска насоса и утечек в гидросистеме, невозможно обеспечить стабильный напор жидкости к распределителю -отвал будет дергаться или подниматься слишком медленно.

Так же возможна установка систем нивелирования на асфальтоукладчики и дорожные фрезы.

Заключение

Анализируя все выше сказанное, можно сделать следующие выводы. В настоящее время повысилось качество выполняемых работ на всех этапах строительства автомобильных дорог. Во многом это стало возможным благодаря:

- повышению опыта и квалификации персонала строительных организаций;

- улучшению технической оснащенности предприятий и применения высокопроизводительной техники, позволяющей решать сложные задачи в сжатые сроки;

- применению новой техники и современных технологий дорожного строительства, в частности, виброкатков для уплотнения земляного полотна, георешеток для укрепления откосов, гофрированных водопропускных труб, сокращающих сроки строительства искусственных сооружений на автомобильных дорогах;

- отсыпке земляного полотна на болотистых и увлажненных грунтах по особым «северным» технологиям с полной выторфовкой на глубину до 6 метров в зимний период и последующим уплотнением виброкатками летом;

- производству и применению особых составов асфальтобетонных смесей, обеспечивающих повышенную трещиностойкость и продление сроков службы дорожного покрытия;

- покрытию верхних слоев асфальтобетона с применением модифицированного битума и из щебеночно-мастичного асфальтобетона;

- внедрению в строительных организациях документированной системы управления всей производственно-хозяйственной деятельностью предприятия (системы менеджмента качества) в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 9001:2000.

Список литературы

1. ГОСТ Р ИСО 9001-2001. Системы менеджмента качества. Требования.

2. ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные.

3. ГОСТ 8736-93. Песок из отсевов дробления, для строительных работ, фракции 0-5.

4. ГОСТ 8267-93. Щебень из плотных горных пород для строительных работ.

5. ГОСТ 6617-76. Битумы нефтяные строительные

6. Евсеев Б.А. Производство бетонных работ // Архитектура и строительство, 2002. - №10. - С. 27-32.

7. Петров А. Технология строительного производства // Строительный Эксперт, 2003. - №6. - С. 29-33.

8. Технология строительных процессов: Учебник для вузов / Под общ. ред. Н.Н.Данилова, О.М.Терентьева. - М.: Высшая школа, 2005. - 464 с.

9. Юнусов Н.В., Вальт А.Б., Головнев С.Г. Современные технологии строительства дорог: Учебное пособие. - Челябинск: ЧПИ, 2006. - 282 с.

10. http://www.trimblegcs.ru/types.shtm