Проектирование автомобильных дорог горно-обогатительных комбинатов

Тихонов К.В., инженер 1-й категории сектора генплана и транспорта, архитектурно-строительный отдел АО "Иргиредмет"

При проектировании горно-обогатительных комбинатов важным вопросом является транспортная доступность площадок и сооружений комплекса. Необходимо правильным образом организовать логистическую связь всех объектов с учетом технологической последовательности процессов. Для решения этой задачи сектором генплана и транспорта АО "Иргиредмет" выполняется проектирование межплощадочных и внутриплощадочных автомобильных дорог и проездов.

Главная цель проектирования автомобильных дорог – обеспечение безопасности и оптимальной скорости движения транспортных средств по территории горно-обогатительного комбината с соблюдением технологической последовательности и логики всех процессов.

Чтобы обеспечить оптимальную скорость, важно точно знать типы и габариты транспортных средств, которые будут передвигаться по проектируемым автомобильным дорогам и проездам. Отталкиваясь от этих параметров, можно судить о требуемой ширине проезжей части и обочины, минимальных радиусах поворотов на дорогах и проездах площадок.

Безопасность движения транспортных средств достигается главным образом соблюдением требований нормативной документации, а именно СП37.13330.2012 "Промышленный транспорт".

Из всех требований наибольшее влияние на проектные решения оказывает максимально допустимый продольный уклон, поэтому при проектировании плана трассы очень важно учитывать перепады высот и стремиться к тому, чтобы рационально вписать план дороги в рельеф.

Если комбинат находится в горной местности – а это стандартная ситуация для объектов, по которым работает сектор генплана и транспорта, – особое значение имеет совмещение плана и продольного профиля дороги.

Ось трассы прокладывается не только исходя из нормативных требований к плану дороги, но и из соображений сохранения минимальных рабочих отметок по ней в продольном профиле.

В условиях горной местности с большим уклоном существующего рельефа проектируются серпантины, которые позволяют достичь необходимых высотных отметок с соблюдением нормативного уклона. Строительство таких элементов, однако, приводит к увеличению объемов земляных работ и возникновению риска снижения устойчивости откосов насыпи и выемки. В таких случаях специалистами сектора генплана и транспорта предусматриваются дополнительные мероприятия по укреплению откосов на участках серпантин.

Следующим фактором, который влияет на безопасность движения и пропускную способность, является устойчивость и прочность слоев дорожной одежды. Для проектирования конструкции, выдерживающей колоссальные нагрузки от карьерной техники, необходимо изучить состав транспортного потока и его интенсивность на каждом участке проектируемых дорог.

Учитывая ограниченную транспортную доступность мест строительства горно-обогатительных комбинатов, проектируется несколько вариантов дорожной одежды со схожим запасом прочности, но из разных материалов, с целью выбора наиболее экономичной и оптимальной возможности.

Из практического опыта можно заключить, что при низкой интенсивности в условиях сурового климата и больших вертикальных нагрузок асфальтобетонное покрытие не показывает себя лучше, чем щебеночное. При этом асфальтобетон значительно дороже и сложнее с точки зрения организации строительства, поэтому применение покрытий с битумным вяжущим для межплощадочных автомобильных дорог менее эффективно. На рис. 1 приведен пример сравнения различных вариантов конструкции дорожной одежды.

Рисунок 1. Сравнение вариантов конструкции дорожной одежды в программе IndorPavement

На участках с различной интенсивностью или отличающимся составом транспортного потока предусматриваются различные типы покрытий, с разными модулями упругости. Места примыканий в таком случае необходимо проработать отдельно, чтобы не допустить сдвига слоев относительно друг друга и предотвратить излишнее разрушение конструкции дорожной одежды.

Определение мест примыканий и пересечений – еще один ответственный и важный этап проектирования дорожной сети предприятия, так как когда эти места определены, и понятны высотные отметки, совместно проектируются продольные профили пересекающихся дорог, которые становятся зависимы от точек пересечения. Такие места повышают среднюю аварийность, поэтому их проектирование выделяется в отдельный этап работы.

Безопасность на пересечении может быть обеспечена следующими способами:

• проектирование пересечения на участке прямой в продольном профиле, с небольшим продольным уклоном;
• обеспечение видимости посредством вырубки деревьев или проектирования плана трасс таким образом, чтобы место пересечения не попало на участок кривой;
• проектирование пересеченияпод углом, близким к 90 градусам.

Основные вопросы, решаемые при проектировании автомобильных дорог

Объекты горно-обогатительных комбинатов часто строятся в сложных условиях. Наиболее распространенные проблемы связаны с рельефом местности участков проектирования. От того, насколько рационально вписан план и продольный профиль проектируемой автомобильной дороги, зависят объемы земляных работ, вид и количество необходимых водопропускных труб, нагорных канав и ограждений, а также высотные отметки примыкающих площадок и проездов, что в свою очередь влияет на общую планировку площадок и размещение зданий и сооружений.

Поэтому проектирование продольного профиля – очень важный этап проекта, и при принятии решений необходимо предусмотреть множество факторов, чтобы избежать ошибок. Для этого используется алгоритм, выработанный внутри сектора генплана и транспорта, который состоит из следующих этапов:

1. анализ рельефа территории проектирования;
2. выявление оптимальной трассировки оси автомобильной дороги в плане (с соблюдением всех точек примыканий и пересечений);
3. определение высотной отметки в точках пересечений и на примыканиях к площадкам или проездам (при необходимости);
4. выявление мест с пониженным рельефом и с необеспечиваемым водоотводом для дальнейшего проектирования искусственных сооружений (ИССО);
5. вписывание продольного профиля в рельеф с соблюдением требований нормативной документации, минимально возможных рабочих отметок и ранее отмеченных точек пересечений, примыканий и возвышения оси дороги над проектируемым ИССО;
6. построение откосов проектируемой автомобильной дороги и дальнейший анализ 3D-визуализации для определения мест, требующих корректировки.

Для проверки качества проектных решений и устранения возможных ошибок применяется программное обеспечение "Топоматик Robur – Автомобильные дороги". Пример 3D-модели автомобильной дороги показан на рис. 2.

Рисунок 2. Пример 3D-визуализации проектных решений пересечения автомобильных дорог

В случае выявления проблемных мест (п. 6) необходимо либо спроектировать индивидуальный поперечный профиль на данном пикете (скорректировать заложение откосов, отредактировать кювет), если есть такая возможность, либо изменить высотную отметку на поперечнике посредством корректировки продольного профиля.

После того как основные проектные решения относительно продольного и поперечных профилей и плана дороги приняты, решается вопрос водоотвода и водосбора с земляного полотна. С этой целью проводится сбор загрязненных поверхностных вод с проезжей части и обочины. При этом поверхностный сток с откосов можно считать не загрязненным, а значит, эти воды достаточно отвести от зданий и сооружений.

Оптимальным вариантом сбора поверхностного стока с проезжей части и обочины является его направление на примыкающие площадки, где он попадет в аккумулирующие емкости. Чтобы обеспечить перехват поверхностного стока, продольный профиль дорог необходимо проектировать не только с соблюдением критериев, указанных выше, но и с обеспечением движения воды в нужном направлении.

Для выполнения этой задачи при проектировании поперечного профиля автомобильной дороги предусматриваются прикормочные лотки, которые смогут перехватить поверхностный сток и не допустить попадание загрязненных вод на существующий рельеф.

Подобное решение актуально именно на участках насыпи, так как в выемках проектируются кюветы, в которых собирается поверхностный сток и далее перенаправляется в аккумулирующие емкости проектируемых площадок или иные водосборные сооружения.

Проектирование ИССО и элементов обустройства дорог

С целью обеспечения устойчивости и защиты земляного полотна от размывания предусматриваются защитные сооружения, такие как водопропускные трубы и нагорные канавы.

Положение водопропускных труб определяется при проектировании продольного профиля дороги. Решение этой задачи значительно облегчает применение цифровых моделей местности, которые можно анализировать посредством специализированного программного обеспечения, упоминаемого выше. Оно позволяет точно определить площадь водосбора и места, в которых следует обустроить водопропускные трубы.

Чтобы оптимизировать проектирование подобных сооружений, специалисты сектора генплана и транспорта используют программу IndorCulvert, которая помогает рассчитывать и анализировать водопропускные трубы и их 3D-модели, а также объемы работ и потребность в материалах. На рис. 3 приведен пример 3D-визуализации проектных решений для водопропускной трубы.

Рисунок 3. Пример 3D-визуализации проектных решений для водопропускной трубы

Такой подход позволяет более точно подобрать конструкцию трубы с учетом проектной поверхности автомобильной дороги и существующего рельефа.

Также для отвода поверхностного стока при возможности предусматриваются нагорные канавы, однако их применение во многом зависит от рельефа местности. В случае сильной косогорности устройство нагорных канав приведет к значительному увеличению объемов работ.

После принятия всех решений касательно продольного профиля, плана и поперечных профилей дороги, корректировки откосов и высотных отметок, определения всех необходимых ИССО, проектируются ограждения, выполняющие ограничивающую или направляющую функцию.

На участках, по которым должна двигаться карьерная техника, ограждающую функцию выполняют грунтовые валы, высота которых зависит от габаритов оборудования. Учитывая возможные размеры подобного ограждения, его наличие необходимо точно определить еще на этапе проектирования плана трассы и построения откосов дороги.

Перспективы развития

Выше указано программное обеспечение, которое активно используется специалистами сектора генплана и транспорта при проектировании автомобильных дорог: "Топоматик Robur – Автомобильные дороги" – для проектирования дорог и анализа существующего рельефа, IndorCulvert – для проектирования водопропускных труб и IndorPavement – для подбора конструкции дорожной одежды.

Такой спектр применяемых программ позволяет значительно повысить точность принимаемых решений, исключить ошибки, оптимизировать и увеличить эффективность работы.

Для дальнейшего развития необходимо идти в ногу со временем, следовать новым тенденциям, технологиям и требованиям к проектной документации. Принимая во внимание, что согласно Постановлению Правительства РФ от 05.03.2021 № 331, с 2022 года использование технологий BIM-моделирования стало обязательным на объектах госзаказа, рано или поздно такое же требование будет предъявляться и для всех остальных проектов, даже без государственного финансирования.

Поэтому следующей стадией развития проектирования автомобильных дорог, сопутствующих сооружений и их обустройства в секторе генплана и транспорта АО "Иргиредмет" будет полноценное BIM-моделирование и создание всех вышеописанных элементов в одной программе, либо интеграция разных моделей в один проект, который будет способен отражать все изменения в реальном времени.

"ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 6 (307), ИЮНЬ 2024 ГОДА

© АО "Иргиредмет", 2024