Общеизвестно, что одним из направлений научных исследований является научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки. В этом направлении соединяется наука с производством, благодаря чему обеспечивается научная и инженерная проработка конкретного вопроса. Здесь следует отметить, что в Российской Федерации в последние годы существенно сократилось финансирование научных исследований в научно-исследовательских институтах и организациях. Поэтому в указанном выше направлении научной методологии в сфере строительства наиболее приоритетное место стало занимать научно-техническое сопровождение проектирования, строительства, реконструкции и ремонта инженерных объектов.
Начало активного привлечения учёных и высококвалифицированных специалистов к научно-техническому сопровождению строительства автомобильных дорог, железных дорог и гражданских зданий и сооружений можно отнести к 60-ым годам прошлого столетия, когда увеличились объёмы строительства в связи с освоениями территорий с богатыми месторождениями полезных ископаемых.
Теоретическая база научно-технического сопровождения объектов начала создаваться, примерно, с 2000 года и, главным образом, для такой составляющей его части как геотехнический мониторинг. Наибольшего внимания в этом направлении заслуживают работы проф., д.т.н. П.А. Коновалова, заведующего лабораторий «Основания и фундаменты на слабых грунтах» НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. Им предложены следующие блоки геотехнического мониторинга: расчётный, проектно-конструкторский, визуально-инструментальный, контрольный, аналитический.
Стремительное развитие в последние годы информационных систем, автоматизированных систем проектирования и управления, а также аппаратно-программных комплексов даёт возможность включить их во многие из перечисленных блоков мониторинга, тем самым повысить информативность и оперативность выполняемых работ. А для повышения качества анализа полученных результатов, их обобщения и прогноза последствий влияния природных и техногенных факторов необходимо усовершенствование научной базы мониторинга.
В связи с выше отмеченным, нами предлагается инновационный проект: «Комплексный подход к геотехническому мониторингу транспортных сооружений».
Предлагаемый авторами комплексный подход в инновационном проекте включает:
1) способы обеспечения геотехнического мониторинга проектирования, строительства, реконструкции и ремонта, автомобильных дорог современными интеллектуально-транспортными системами, в том числе аппаратно-программным комплексом с применением беспилотных летательных аппаратов;
2) научно обоснованный анализ проектных решений, технологических регламентов, результатов инженерных изысканий, в том числе оценки свойств грунтов в земляном полотне и его основании, прогноза возможных деформаций конструкции, правомочности конструктивных мероприятий, назначенных для исключений этих деформаций;
3) рассмотрение системы: «природные условия – сооружение – техногенные условия». Только в такой системе возможна правильная оценка условий работы грунта в земляном полотне и его основании, а также условий работы всех элементов автомобильной дороги, влияющих на их поведение.
Для реализации нашего инновационного проекта использовался аппаратно-программный комплекс с применением беспилотного летательного аппарата, производителем которого является российская компания. Беспилотники в сравнении со спутниковой или традиционной аэрофотосъёмкой имеют ряд преимуществ: создание снимков при высоте 100 — 500 метров; фиксирование мельчайших элементов любой поверхности размером в несколько сантиметров. Поэтому выполнение полёта по заданной местности в автоматическом или полуавтоматическом режиме позволяет получать высокоточные изображения с привязкой к географическим координатам. В частности, может быть получено чёткое представление о состоянии поверхности покрытия, обочин, откосов земляного полотна и состоянии всех инженерных сооружений, что очень важно при проектировании, строительстве, реконструкции и ремонте в сложных инженерно-геологических условиях.
Перечислим основные функциональные возможности рассматриваемого аппаратно-программного комплекса с использованием БПЛА:
- высокая оперативность (режим реального времени) и точность получения данных позиционирования (смещений) состояния транспортных сооружений, их инфраструктуры и геомассива;
- высокоточное позиционирование обширных фрагментов геомассивов и элементов конструкции искусственных сооружений;
- автономность работы измерительного оборудования;
- оперативное доведение информации о текущем состоянии контролируемого объекта и дорожной инфраструктуры всем заинтересованным должностным лицам тех или иных организаций.
Апробация рассматриваемого аппаратно-программного комплекса с использованием БПЛА была проведена на предприятии ГБУ МО «Мосавтодор». Выполнен мониторинг земляного полотна автомобильных дорог и искусственных сооружений. ГБУ МО «Мосавтодор» отвечает за ремонт и содержание региональных автомобильных дорог Подмосковья. Общая протяжённость подотчётной сети превышает 14,5 тысяч км.
Получены следующие данные:
- состояние проезжей части и земляного полотна, геометрия земляного полотна;
- состояния других элементов дороги в полосе отвода;
- отображение местоположения и оценка скорости автотранспортных средств в режиме реального времени.
На основании полученных данных ГБУ МО «Мосавтодор» выработало перечень ремонтных работ дорожного покрытия, земляного полотна и других элементов автомобильной дороги и назначило их объем и состав. Таким образом, результаты мониторинга позволяют повысить эффективность работы ГБУ МО «Мосавтодор» за счёт оперативного мониторинга всех этапов производственного процесса и своевременного принятия управленческих решений.
Кроме изложенного, в настоящие время проводится работа по расширению функциональных возможностей рассматриваемого аппаратно-программного комплекса с использованием БПЛА, благодаря включению в его состав георадара, лазерного оборудования и пр. Планируется в ближайшие время отработать с их помощью функцию контроля всех элементов дороги и ее инфраструктуры при проектировании, строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог различных технических категорий в сложных инженерно-геологических условиях.
В итоге предлагаемая методика позволит: проводить сбор данных, осуществлять накопление, передачу, актуализацию и предоставит информацию о состоянии грунтов подстилающих и прилегающих геомассивов на всех стадиях жизненного цикла объектов транспортного комплекса (проектно-изыскательских работ, проектирования сооружений и автодорожной инфраструктуры, их строительства с выемкой, отсыпкой и уплотнением грунтов, а также эксплуатации, содержания и реконструкции) с применением технологий ГЛОНАСС/GPS, цифровых трёхмерных математических моделей. Их использование добавит информацию о степени влияния природных и техногенных условий, в том числе гидрогеологических условиях, малодинамичных подвижек грунтов на ранней стадии оползневых процессов (с использованием технологий ГИС) и других опасных процессов.
В связи с вышеотмеченным считаем, что изложенный подход к многофункциональному геотехническому мониторингу дорожных объектов с использованием последних достижений в области передовых информационных технологий и беспилотных полётов является актуальным и востребованным.
Интеграция предлагаемого инновационного проекта «Комплексный подход к геотехническому мониторингу транспортных сооружений» целесообразна в мировое информационное научное пространство в связи с тем, что он (проект) включает научную базу учёта особенностей природных и техногенных факторов при проектировании, строительстве, реконструкции и ремонте инженерных сооружений, которые имеют место быть при строительстве и в странах Евразийского Экономического Союза.[schema type=»book» name=»ПОДНЯТИЕ НАУЧНОГО УРОВНЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕКОНСТРУКЦИИ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ.» description=»В связи с современными тенденциями в транспортном строительстве (увеличение нагрузок и скорости движения, необходимость проложения трассы в сложных природных условиях и использование местных строительных материалов и др.) большое внимание уделяется научно-техническому сопровождению инженерных объектов. Для повышения информативности, оперативности и надёжности геотехнического мониторинга предлагается инновационный проект «Комплексный подход к геотехническому мониторингу транспортных сооружений». Он включает: способы обеспечения геотехнического мониторинга жизненного цикла сооружений; рассмотрение системы «природные условия — сооружение- техногенные условия»; научный обоснованный анализ проектных решений. Данный проект представляет интерес для всех членов ЕАЭС.» author=»Кузахметова Эмма Константиновна, Григоренко Николай Иванович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2016-12-27″ edition=»euroasia-science.ru_26-27.02.2016_2(23)» ebook=»yes» ]