Экономическое обоснование применения золошлаковой смеси в дорожном хозяйстве

В настоящее время и в ближайшем будущем развитие народного хозяйства определяет дальнейшую экономическую политику государства, направленную на осуществление прогрессивных изменений в структуре экономики. Такая политика предусматривает стимулирование развития всех отраслей экономики, направленное на дальнейшее ускорение научно-технического прогресса, обеспечение конкурентоспособности отечественной продукции, повышение качества жизни населения и решение экологических проблем. Составляющими этой политики являются промышленная, строительная, аграрная и другие сферы экономической деятельности, по которым государство осуществляет относительно самостоятельный комплекс мероприятий стимулирующего характера.

Связующим звеном в экономике любого государства является транспорт. Он охватывает все виды общественного производства, распределения и обмена, тем самым формируя инфраструктуру народного хозяйства.

Автомобильный транспорт России представляет собой наиболее гибкий и массовый вид транспорта, и вместе с автомобильными дорогами образуют единую экономическую отрасль. Дорога и автомобиль – два составных технических элемента транспорта, развитие которых находится в постоянном движущемся единстве и направлено на снижение совокупных транспортных издержек.

Увеличение объемов перевозок автомобильным транспортном предъявляет новые требования к развитию сетей автомобильных дорог и городских улиц и к отношению роста их протяженности, направленные на сокращение количества дорог, работающих в режиме перегрузки и на обеспечение должного технического состояния дорожного полотна. Кроме того, важно сделать дороги полностью безопасными для населения.

Основой строительства автомобильных дорог с долго сохраняющимися эксплуатационными показателями в разных природно-климатических зонах России является, в том числе качество земляного полотна. Для достижения показателей при проектировании дорог следует учитывать факторы, оказывающие влияние на срок эксплуатации дорог, а именно: категорию дороги; тип дорожной одежды; глубину выемки и высоту насыпи; свойства грунтов, используемых в земляном полотне; условий производства работ по возведению полотна; природных условий района строительства и особенностей инженерно-геологических условий участка строительства; опыта эксплуатации дорог в данном районе.

Одной из важнейших задач строительной отрасли является разработка и внедрение ресурсо и энергосберегающих технологий, предусматривающих широкое применение техногенных продуктов, так как всё чаще встают вопросы поиска отвода земли под карьеры, связанные с изысканием кондиционных природных грунтов для строительства насыпей земляного полотна. Преимущественно с данной проблемой сталкиваются при проектировании и строительстве городских и пригородных дорог, причиной которой является высокая стоимость земель, поэтому для использования под грунтовые карьеры чаще всего используют неудобья и участки с переувлажненными грунтами. Таким образом стоимость строительства возрастает либо за счёт логистических издержек, связанных с доставкой грунта с карьеров, где стоимость земли ниже, либо из-за использования некондиционных грунтов в близлежащих карьерах.

Введение 8

Глава 1. Состояние вопроса, характеристики золошлаковых смесей 14

1.1. Образование, складирование и накопление минеральных отходов от сжигания углей 14

1.2. Химический и фазово-минералогический состав ЗШС 18

1.3. Физико-механические характеристики золошлаков 21

1.3.1. Дисперсность золошлаковой смеси 23

1.4. Зарубежные и отечественные исследования золошлаков для устройства земляных сооружений. Ретроспективный анализ 30

Глава 2. 2. Методы и особенности формирования насыпи земляного полотна из золошлаковых смесей 35

2.1. Расчётные параметры механических характеристик техногенных грунтов при проектировании насыпей земляного полотна и дорожных одежд 35

2.2. Особенности влагонакопления и пучинообразования при промерзании земляного полотна из техногенного грунта 43

2.3. Методы определения расчётных параметров грунтов для проектирования насыпи земляного полотна автомобильных дорог 46

Глава 3. Экономическая эффективность применения ЗШС для строительства насыпей земляного полотна 55

Глава 4. Экологическая оценка предлагаемых технологических решений 71

4.1. Экологическая оценка применения ЗШС для строительства насыпей земляного полотна71

4.1.1. Оценка пыления в дорожном строительстве 74

Заключение 78

Список использованной литературы 80

1. Федеральный закон "Об отходах производства и потребления" от 24.06.1998 N 89-ФЗ (последняя редакция) // https://base.garant.ru/12112084/

2. Приказ «Об утверждении Критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды» от 15 июня 2001 года N 511// https://docs.cntd.ru/document/901798965?ysclid=l48qr19c7c284003527

3. ГОСТ 2093-82. Топливо твердое. Ситовый метод определения гранулометрического состава. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001

4. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости - М.: Стандартинформ, 2011

5. ГОСТ 28622-2012. Метод лабораторного определения степени пучинистости - М.: Стандартинформ, 2019

6. ГОСТ 22733-2016. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности - введен 2017-01-01// ПСС «Техэксперт» / ЗАО «Кодекс», 2016

7. ВСН 185-75. Технические указания по использованию зол уноса и золошлаковых смесей от сжигания различных видов топлива для сооружения земляного полотна и устройства дорожных оснований и покрытий автомобильных дорог. – М.: Минтрансстрой СССР, 1976

8. ВСН 29-76. Технические указания по оценке и повышению технико-эксплуатационных качеств дорожных одежд и земляного полотна автомобильных дорог. – М.: Минавтодор РСФСР, 1978

9. ОДМ 218.2.031-2013. Методические рекомендации по применению золы-уноса и золошлаковых смесей от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве – введен 2013-03-04 // ПСС «Техэксперт» / ЗАО «Кодекс», 2013

10. ОДМ 218.2.006-2010. Рекомендации по расчету устойчивости оползнеопасных склонов (откосов) и определению оплзневых давлений на инженерные сооружения автомобильных дорог - введен 30.03.2011// ПСС «Техэксперт» / ЗАО «Кодекс», 2011

11. ОДМ 218.5.007-2016. Методические рекомендации по определению модуля упругости статическим штампом - введен 13 июля 2016// ПСС «Техэксперт» / ЗАО «Кодекс», 2016

12. ОДН 218.046-01 Проектирование нежестких дорожных одежд. – М.: Информавтодор, 2001

13. СП 2.6.1.2612-10. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ 99/2010) – введен 2010-09-17 // ИСС «Техэксперт» / ЗАО «Кодекс», 2013

14. СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009) – введен 2009-09-01 // ИСС «Техэксперт» / ЗАО «Кодекс», 2013

15. П26-85. Рекомендации по проектированию золошлакоотвалов тепловых электрических – введен 1986-04-01 // ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева

16. Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабыхгрунтах – введено 2003-12-03 // ИСС «Техэксперт» / ЗАО «Кодекс», 2003

17. РД 153-34.0-02.108-98. Рекомендации по борьбе с пылением действующих и отработанных золошлакоотвалов ТЭС. - М.: СПО ОРГРЭС, 2001 год

18. ПНСТ 542-2021 Дороги автомобильные общего пользования. Нежесткие дорожные одежды. Правила проектирования - введено 2021-06-01 // ИСС «Техэксперт» / ЗАО «Кодекс», 2021

19. Методические рекомендации по конструкциям дорожных одежд с использованием местных материалов и отходов промышленности при строительстве автомобильной дороги Челябинск – Омск – Новосибирск / И.Л. Гурячков, Ю.Е. Никольский, В.П. Никитин, В.В. Сиротюк. - М.: СоюзДорНИИ, 1980. – 40с.

20. Путилин Е.И. Применение зол уноса и золошлаковых смесей при строительстве автомобильных дорог / Е.И. Путилин, В.С. Цветков. – М.: Союздорнии, 2003.

21. Пузаков Н.А. Водно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог/ Н.А. Пузаков. – М.: Автотрансиздат, 1960. – 168 с.

22. Сиротюк В.В. Особенности свойств зол уноса Экибастузских углей в связи с их применением в дорожном строительстве / В.В. Сиротюк // Межвузовский сб. Строительство и эксплуатация дорог. - Новосибирск, 1976. – С. 26-31.

23. Барац Н.И. Искусственные грунты на территории г. Омска / Н.И. Барац // Вестник Моск. универ., сер. Геол. – 1974. – No4. – С. 109.

24. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд / Н.А. Пузаков и др.; ред.: И.А. Золотарь, Н.А. Пузаков, В.М. Сиденко. – М.: Транспорт, 1971. – 416 с.

25. Мелентьев В.А. Золошлаковые материалы и золоотвалы / В.А. Мелентьев, В.Г. Пантелеев, Э.Л. Лобник. – М.: Энергия, 1978. – 295 с.

26. DiGioia, A.M. Fly Ash as Structural Fill / A.M. DiGioia, W.L.Nuzzo // Journal of Power Division, ASCE. – Vol. 98(1). – Pp. 77-92.

27. Gray, D. H. Engineering Properties of Compacted Fly Ash / D. H. Gray, Y. K. Lin // Journal of the Soil Mechanics and Foundation Engineering Division, ASCE. – Vol. 98. – No. 4. – Pp. 361-380.

28. Martin J. P. Properties and use of fly ashes for embankments / J.P. Martin, R.A., B.J. Collins, FJ Biehl //Energy. – Vol. 116(2). – Pp. 71–86.

29. Indraratna, B., Nutalaya, P. and Koo, K.S. Engineering Behaviour of a Low Carbon Pozzolanic Fly Ash and its Potential as a Construction Fill / B. Indraratna, P. Nutalaya, K.S. Koo // Canadian Geotechnical journal. – Vol. 28. – Pp. 542-555.

30. Sinha A.K. Investigation and design of fly ash road embankments in India by CPT / A.K. Sinha, V.G. Havanagi, S. Mathur, U.K. Guruvittal // 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing, Huntington Beach, CA, USA. Volume 2&3: Technical Papers, Session 3: Applications, Paper No. 3-49

31. Prabakar J. Influence of fly ash on strength behavior of typical soil / J. Prabakar, N. Dendorkar, R.K. Morchhale // Construction and Building Materials. – 2004. – No. 18. – Pp. 263-267

32. Khan M.A. A study of multilayer soil-fly ash layered system under cyclic loading / M.A. Khan, A.Usmani, S.S. Shah, H. Abbas // International Journal of Civil Engineering. – Vol. 6. – No 2. – Pp. 73-89.

33. Muhunthan, B. Geotechnical Engineering Properties of Incinerator Ash Mixes / B. Muhunthan, R. Taha, J.Said // J Air Waste Manag Assoc. – 2004. Vol. 54(8). – Pp. 985-991.

34. Афиногенов О.П. Строительные свойства золошлаковых отходов Новокемеровской ТЭЦ и предложения по использованию их в дорожном хозяйстве Кемеровской области / О.П. Афиногенов, А.А. Николаев // Техника и технологии дорожного строительства No 1 (21) /ООО «Кузбасский центр дорожных исследований» – Кемерово, 2011. – с 21-31.

35. Афиногенов О.П. Использование золошлаковых отходов Беловской ГРЭС в дорожном хозяйстве Кемеровской области / О.П. Афиногенов, А.А. Николаев // Техника и технологии дорожного строительства No 1 (19) / ООО «Кузбасский центр дорожных исследований» –Кемерово, 2010.

36. Малахова А. А. Гранулометрический состав лежалых золошлаковых материалов Северской ТЭЦ / А. А. Малахова; науч. рук. О. И. Налесник, Д. А. Горлушко // Проблемы геологии и освоения недр : труды XIX Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 70-летнему юбилею Победы советского народа над фашистской Германией, Томск, 6-10 апреля 2015 г. : в 2 т. — Томск : Изд-во ТПУ, 2015. — Т. 2. — С. 270-272.

37. Сиротюк В.В. Исследование технологии строительства дорожных оснований из грунтов, укреплённых цементом и золой уноса / Автореферат дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 05.23.11 – М.: СоюзДорНИИ, 1978. – 22с.

38. Сиротюк В.В. Особенности свойств зол уноса Экибастузских углей в связи с их применением в дорожном строительстве / В.В. Сиротюк // Меж. вуз. сб. Строительство и эксплуатация дорог. – Новосибирск, НИСИ, 1977. – С. 78-86.

39. Сиротюк В.В. Золошлаковая смесь для земляного полотна. «Автомобильные дороги» / В.В. Сиротюк, А.А. Лунёв, Е.В. Иванов // Ежемесячный информационно аналитический журнал. – М., 2016. –No 6(1015). – С. 72-79.

40. Сиротюк В.В. Результаты мониторинга опытного участка земляного полотна автодороги из золошлаковой смеси / В.В. Сиротюк, Е.В. Иванов // Материалы IV Международного научно-практического семинара «Золошлаки ТЭС: удаление, транспортировка, переработка, складирование. – М.: Издательский дом МЭИ, 2012. – С. 85-88

41. Рациональное применение золы ТЭЦ: Результаты научно-практических исследований / Сост. Э.П. Гужулев, Ю.Т. Усманский. Омск: Омский гос. Ун-т, 1998. – 238 с.

42. Иванов Е.В. Экспериментальное исследование и математическое моделирование промерзания земляного полотна из золошлаковой смеси / Е.В. Иванов, А.Л. Исаков, В.В. Сиротюк // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. – Омск: СибАДИ, 2013. – Выпуск 3 (31). – С. 71-76.

43. Комонов, С.В. Экспериментальное исследование процесса пыления поверхности намывного пляжа золошлакоотвала / С.В. Комонов, Д.А. Озерский // ИНТЕРЭКСПО ГЕО-СИБИРЬ. – 2005. – No5. – C. 184-189.

44. Иванов Е.В. Обоснование применения золошлаковых смесей для строительства земляного полотна с учетом водно-теплового режима: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 05.23.11 / Е.В. Иванов; СибАДИ. – Омск, 2015. – 165 с.

45. Лунёв А.А. Обоснование расчетных значений механических характеристик золошлаковых смесей для проектирования земляного полотна: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 05.23.11 / А.А. Лунёв; СибАДИ. – Омск, 2019.

46. Лунёв А.А., Сиротюк В.В. Влияние влажности на несущую способность земляного полотна из золошлаковых смесей / А.А. Лунёв, В.В. Сиротюк // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – Белгород, 2017. – No 12. – С. 14-20

47. Методические рекомендации по определению экономически рациональной области использования отходов ТЭС и ГРЭС в дорожном строительстве. – М.: СоюзДорНИИ, 1987. – 48 с.

48. ФЕР 81-02-01-2001 Государственные сметные нормативы. Федеральные единичные расценки на строительные и специальные строительные работы. Сборник 1. Земляные работы. – М.: ФАУ ФЦЦС, 2017

49. ФЕР 81-02-27-2001 Федеральные единичные расценки на строительные и специальные строительные работы. Сборник 27. Автомобильные дороги. – М.: ФАУ ФЦЦС, 2017

50. МДС 81-35.2004 Методика определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации (с Изменениями). – М.: Госстрой России, 2004

51. МДС 81-25.2001 Методические указания по определению величины сметной прибыли в строительстве. – М.: Госстрой России, 2001