Развитие технологий строительства дорожных покрытий

Автодороги становятся все более характерным признаком уровня развития стран или отдельных регионов.

Помимо сухих цифр, показывающих плотность автомобильных дорог на 100 км2 территории или их протяженности на 1000 человек населения, все большее значение имеет уровень удобства дорог для тех, кто ими пользуется. Наличие заправок, стоянок, мотелей и, главное, уровень эксплуатационных показателей покрытия — ровности, сцепления — фактически являются визитной карточкой страны. Состояние дорожных покрытий является предметом первоочередной заботы дорожных организаций. Как отмечают специалисты, вовремя не устраненный дефект покрытия не только служит очагом дальнейшего разрушения, но и может быть причиной дорожно-транспортных происшествий. На дорогах высоких технических категорий применяются два вида покрытий: асфальтобетонные и цементобетонные. У каждого из них есть свои технические преимущества и недостатки. В Беларуси, как и в других индустриально развитых странах, в настоящее время новые автомобильные дороги строят преимущественно с асфальтобетонными покрытиями. Основными причинами этого являются гораздо более доступные технологии ремонта, возможность повторного использования асфальтобетона, короткий период формирования покрытия после укладки и ряд других факторов включая экономические. По мнению некоторых экспертов, повторяющиеся попытки объявить один из двух типов дорожных покрытий единственно правильным и предложения полностью свернуть строительство другого типа покрытий основаны обычно на анализе частных примеров и не охватывают всей сложности рассматриваемой проблемы. «Решение о выборе типа покрытия должно приниматься с учетом интенсивности движения, состава транспортного потока, климатических и грунтово-гидрологических условий, наличия исходных материалов, возможности использования необходимого технологического оборудования», — говорится в заявлении российского научно-исследовательского института. В то же время нельзя забывать и о вероятности существенных изменений в ценах на битум и цемент, что может повлечь за собой смену приоритета типа покрытия из-за условия экономической эффективности. Поэтому в Российской Федерации принято решение о сохранении возможности строительства обоих типов дорожных покрытий и поддержания необходимого уровня научных исследований, а также технической оснащенности строительных организаций.

Что же касается асфальтобетонных покрытий, то в области их строительства и ремонта необходимо решать значительный круг накопившихся проблем. В энциклопедическом словаре указано, что первое асфальтобетонное покрытие в России было построено в Одессе в 1874 году. В настоящее время основные исходные компоненты материала остаются прежними: это битум, щебень, песок и минеральный порошок. Однако принципиально изменились требования к этим материалам, а также составам асфальтобетонных смесей. К тому же, увеличение общей массы грузовых автомобилей и рост осевых нагрузок приводят к ускоренному разрушению асфальтобетонных покрытий, возникновению большого количества пластических деформаций в виде колеи, волны. Увеличение интенсивности движения, изменение состава транспортных потоков требуют более прочных дорожных конструкций и новых типов асфальтобетона для устройства верхних слоев. В ходе строительства необходимо применять асфальтобетоны с высокой сдвигоустойчивостью. Для их производства нужны высококачественные материалы и передовые технологии.

Новые технологии в строительстве дорог

Каждое современное предприятие для достижения высоких результатов производственной деятельности стремится использовать новые технологии и современные научные разработки и предложения ведущих отраслевых и учебных институтов. Почти новаторски к организации строительных работ подошли дорожники из ОАО «Центродорстрой». Как отмечают В. Арутюнов, Л. Вайншток, Л. Ефремов, все предприятия компании заняты круглогодично, несмотря на сезонность дорожного строительства. Так, для обеспечения непрерывности производственных процессов 90% объемов работ по сооружению земляного полотна проводится в зимнее время. Ограниченные сроки выполнения технологических операций по возведению земполотна при отрицательной температуре потребовали применения новых, прогрессивных, технологий работы с грунтом. Его уплотнение производится высокопроизводительными вибрационными гладковальцовыми и кулачковыми катками. Необходимое количество проходов катка по одному следу, толщина уплотняемого слоя, скорость движения катка, конфигурация наружной поверхности вальца отрабатываются и назначаются в ходе пробного уплотнения на пионерном участке. При оптимальной скорости движения 1,5-2,5 м/час катки обеспечивают уплотнение песчаных грунтов толщиной слоя 0,7-1,2 м за 4-6 проходов по одному следу и за 6-10 проходов глинистых и суглинистых грунтов толщиной слоя 0,5-0,6 м. При этом, как отмечают российские авторы, дефицит пригодного грунта для сооружения земляного полотна автомобильной дороги «Дон» на участке МКАД — Кашира потребовал широкого применения золоматериалов из отвалов Ступинской ТЭЦ. Критерием оценки применения золы для возведения земляного полотна является их морозоустойчивость и естественная влажность. Уложенная в тело насыпи зола не должна контактировать с источниками увлажнения как в процессе строительства, так и при эксплуатации. Для обеспечения стабильности и устойчивости насыпи применяется комплекс конструктивных мероприятий и решений:

1. Рабочая отметка насыпи (высота земляного полотна), при минимальном значении которой применяется золоматериал, для первого и второго типов местности по характеру и степени увлажнения >2 м, для третьего типа >2,5 м.
2. Устройство дренирующего слоя из песка в основании насыпи.
3. Верхняя часть насыпи, входящая в рабочий слой, выполняется из дренирующего грунта.
4. Устройство защитного слоя на откосах насыпи.
5. Укрепление обочин земляного полотна и обеспечение водоотвода.

Применение отходов ТЭЦ для сооружения земляного полотна дает значительный экономический эффект без снижения темпов строительства и решает проблемы экологии. Для обеспечения несущей способности земляного полотна на участках слабого естественного основания в зависимости от состояния грунта и требуемой прочности в России широко используются геотекстильные материалы, которые применяются также при устройстве конструктивных прослоек в рабочем слое земляного полотна и в конструктивном слое дорожной одежды в качестве дренирующей прослойки. Эти технологии служат капилляропрерывающим слоем для защиты конструктивного слоя дорожной одежды от увлажнения снизу, используются как фильтры против заливания при устройстве дополнительного слоя основания из песка, дренажей мелкого и глубокого заложения.

Для создания благоприятного водно-теплового режима земляного полотна, сооружаемого из тяжелых суглинков, реализуются разработки СоюздорНИИ по устройству теплоизолирующего конструктивного слоя дорожной одежды из полистирольных плит пеноплекса отечественного производства. «Плиты пеноплекса толщиной 8 см укладываются на всю ширину дополнительного слоя основания на уплотненный выравнивающий слой из песка толщиной 10 см с креплением металлическими стержнями, — рассказывает В. Арутюнов. — непосредственно над пеноплексом устраивается защитный слой из песка толщиной 20 см, выполняющий также и роль дренирующего слоя». На участках сопряжения дорожной одежды с теплоизолирующим слоем и без него для предотвращения возможного образования трещин в покрытии устраивается переходный участок длиной 15 м с устройством теплоизолирующего слоя из пеноплекса толщиной 4 см. Применение пеноплекса уменьшает или полностью предотвращает промерзание грунта и ограничивает морозное пучение допустимыми пределами или полностью исключает его, подчеркивают российские ученые. В асфальтобетонной смеси для верхнего слоя дорожной одежды применяется щебень из габродиабаза, а для нижних слоев покрытия используется гранитный щебень. Для придания асфальтобетону, приготовленному с применением щебня кислых горных пород, высокой водостойкости, морозостойкости и коррозионной устойчивости огромную роль играет адгезия битума, которую удается обеспечить применением катионоактивной присадки (КАП) в количестве 0,7-1% от массы битума.

При устройстве асфальтобетонного покрытия особое внимание уделяется подготовке поверхности основания. Для подгрунтовки нижележащего конструктивного слоя дорожной одежды применяются автогудронаторы с компьютерным управлением расхода вяжущего — катионоактивной битумной эмульсии — в требуемых пределах, согласно СНиП. Распределение асфальтобетонной смеси осуществляется асфальтоукладчиками с системой автоматического слежения за вертикальными отметками и активным рабочим органом предварительного уплотнения асфальтобетона (трамбующим брусом, виброплитой и прессующими планками) на всю ширину устраиваемого конструктивного слоя. Это исключает продольное сопряжение смежных полос и соответственно вероятность образования продольной трещины в шве сопряжения. Обеспечение ровности распределения асфальтобетонной смеси достигается применением высокоточных электронных и лазерных геодезических приборов при съемке основания и установке копирной струны, постоянным количеством смеси перед рабочими органами укладчика, непрерывным движением укладчика с постоянной скоростью без остановок. Бесперебойная доставка смеси с минимальными потерями температуры в пути следования обеспечивается специализированными автомобилями-самосвалами. Применение самосвалов с большой грузоподъемностью сокращает количество подачи автомобилей к укладчику, снижает вероятность образования неровностей на устраиваемом конструктивном слое. Разработанные технологии и режимы уплотнения асфальтобетонных смесей катками на пневматических колесах, комбинированными, гладковальцевыми, статическими и вибрационными в зависимости от типа смеси и температуры окружающей среды позволяют придать асфальтобетону в покрытии требуемые плотность и физико-механические свойства, исключить образование колеи.

Как отмечают В. Арутюнов, Л. Вайншток и Л. Ефремов, при устройстве дорожных одежд с основанием из жесткой укатываемой цементобетонной смеси появляется необходимость снижения жесткости асфальтобетона и придания ему высоких эластических свойств при отрицательной температуре. Это обеспечивается применением полимерно-битумного вяжущего (ПБВ) — битума модифицированного дивинил-стирольным термопластом. Асфальтобетон с применением ПБВ при температуре -20°С обладает в 2-2,5 раза меньшей жесткостью относительно асфальтобетона, приготовленного на традиционном битуме. «Как показала практика строительства покрытия из полимер-асфальтобетонной смеси, — рассказывают авторы, — ПБВ с температурой хрупкости ниже -25°С увеличивает стойкость к образованию трещин при отрицательной температуре самого асфальтобетона, но не может противостоять развитию трещин над трещинами жесткого основания и швами ремонтируемого покрытия». Поэтому российские дорожники реализуют конструктивные решения, направленные на снижение вероятности образования отраженных трещин в асфальтобетонном покрытии. Проектирование асфальтобетонных смесей с зерновым составом, основанным на создании плотного асфальтобетона с тонкой структурированной пленкой битума, не в состоянии реализовать в полной мере эластические свойства ПБВ. Более полная реализация этих свойств достигается в щебне-мастичном асфальтобетоне (ЩМА).

Увеличение содержания кубовидного щебня и асфальтовяжущего вещества в ЩМА значительно повышают трещиностойкость и сдвигоустойчивость, увеличивают водонепроницаемость, сопротивление многократному воздействию нагрузок. В зависимости от назначения и области применения ЩМА структура скелета формируется из щебня с максимальным размером зерен 5-10 мм, 10-15 мм или 15-20 мм при содержании битума 6-7%. Отметим, что ОАО «Центродорстрой» впервые в практике дорожного строительства России на автомобильной дороге 1-й технической категории «Дон» реализовал проект устройства покрытия толщиной слоя 4 см из ЩМА, запроектированного по ТУ-5718.030.0139369-99 «Смеси асфальтобетонные щебеночно-мастичные и асфальтобетон». Технические условия разработаны СоюздорНИИ на основе зарубежного опыта, адаптированного к климатическим условиям и существующим методам испытания Российской Федерации. Для приготовления смеси применялся высокопрочный (М-1400) щебень кубовидной формы с размером зерен 5-10 мм и ID-15 мм. Форма, размер и прочность щебня приобретают высокое значение в формировании устойчивой структуры ЩМА, так как восприятие и передача напряжения от автомобильного транспорта на нижележащие конструктивные слои происходит через контактирующие зерна щебня. Его недостаточная прочность или присутствие щебня лещадной и игловатой формы вследствие абразивного износа или скола могут привести к разрушению структуры ЩМА. Кроме этого, форма и размер щебня оказывают решающее значение на формирование текстуры поверхности покрытия, придавая ему шероховатость и высокие сцепные качества.

Приготовление асфальтобетонной смеси осуществляется в смесительной установке, в которой предусмотрены подача и дозировка сухих добавок в смесительное отделение. В смеси применялся песок фракции 0-5 мм, полученный при дроблении габродиабаза в процессе приготовления щебня. Для стабилизации битумного вяжущего на поверхности зерен щебня используется добавка VIATOP-66 (натуральные волокна целлюлозы, спрессованные в виде гранул и пропитанные битумом) в количестве 0,40% (сверх 100%), битум БНД 60/90. Стабилизирующая добавка вводится в смесительное отделение после подачи нагретых до рабочей температуры щебня и песка и перемешивается с ними в течение 10 с. и 20 с. после дозирования минерального порошка и битума. При распределении асфальтобетонной смеси для получения ровной поверхности с однородной текстурой обеспечивается непрерывная подача и распределение смеси без остановки асфальтоукладчиков. Уплотнение ЩМА производится гладковальцевыми катками массой 10 т за 6 проходов по одному следу без включения вибратора. При этом достигается плотное асфальтобетонное покрытие с проектной величиной остаточной пористости и требуемыми физико-механическими свойствами. Включение вибраторов или применение катков большей массы может привести к разрушению отдельных зерен щебня.

Белорусско-латвийское сотрудничество

В управлении Белорусской железной дороги состоялись переговоры руководителей железнодорожных администраций Беларуси и Латвии. Во время двусторонних переговоров начальник Белорусской магистрали Владимир Жерело и председатель правления ГАО «Латвийская железная дорога» Угис Магонис рассмотрели итоги работы по перевозкам грузов в 2007 году и перспективы увеличения объемов перевозок в 2008 году. Кроме того, как сообщает пресс- служба БЖД, на переговорах речь шла о взаиморасчетах между дорогами, взаимодействии в вопросах модернизации инфраструктуры приграничных участков и многом другом.

ГАО «Латвийская железная дорога» является важнейшим партнером Белорусской железной дороги в осуществлении международных перевозок грузов. Доля Латвийской железной дороги в общем объеме международных перевозок по Белорусской железной дороге по итогам работы в 2007 г. составила: в вывозе — 37%, во ввозе — 2%, в транзите — 35%. За 2007 год в сообщении с Латвией было перевезено 30,5 млн тонн, что на 1,6% больше, чем в 2006 году. Транзит грузов из/в Латвию через Беларусь при этом составил 17,3 млн тонн (107% к 2006 г.). Положительная динамика сотрудничества между магистралями наблюдается и в текущем году. Так, за январь-февраль 2008 г. вывоз грузов из Беларуси назначением в Латвию составил 1,9 млн тонн, что составляет 105,1% к аналогичному периоду 2007 года. Это в основном нефть и нефтепродукты, химические и минеральные удобрения, черные металлы. Транзит грузов из/в Латвию через РБ за два первых месяца текущего года составил 3,3 млн тонн (117,8% к аналогичному периоду 2007 г.). В структуре транзитных грузов основными являются каменный уголь, нефть и нефтепродукты.

Александр ПАНИЧ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 16 за 2008 год в рубрике дороги

©1995-2022 Строительство и недвижимость