По пути технологического суверенитета
Теперь Россия сама может проводить ускоренные испытания конструкций дорожных одежд, проектных решений и материалов, применяемых при возведении автомобильных магистралей. В этом году полигон со специальным комплексом «Циклос» начал работу в подмосковном Голицыне.
Практика ускоренных испытаний дорожной одежды позволяет в относительно короткие сроки понять, какое из решений является наиболее эффективным, а какое требует корректировок. Другими словами, теперь российские ученые имеют возможность за один-три месяца опытным путем определить, в каком состоянии будет только что построенная дорога через пять-десять лет: останется в нормативном состоянии или потребует капитального ремонта досрочно.
Речь идет о методе контролируемого приложения циклической нагрузки колесом к поверхности исследуемой дорожной одежды для определения параметров деформативности. Подобное направление требует опыта, который страна может наработать самостоятельно либо взять за основу работу других государств.
До недавнего времени собственные полигоны для ускоренных испытаний были только в странах Европейского союза, Южной Африки, Австралии, Индонезии, США и Бразилии. Согласно научным публикациям, ученые чаще всего исследовали проблемы колееобразования (устойчивости к пластическим деформациям) и усталостного трещинообразования, а в качестве причин детально изучали варианты морозного пучения, замораживания и оттаивания, остаточных деформаций и многое другое. Кроме того, зарубежные дорожники особое внимание уделяли влиянию модификаторов на свойства асфальтобетона в слоях покрытия и основания, изучали горизонтальные и вертикальные напряжения в конструктиве, нелинейность свойств грунтов, полужесткие и жесткие дорожные одежды, созданные с использованием различных материалов, эффективность применения асфальтогранулятов и полимербетонов, а также новые технологии ремонта и содержания автомобильных дорог, в том числе с использованием индукционных систем.
Собственный «ЦИКЛОС»
Первые испытания прошли во время строительства новой скоростной магистрали М-12 «Восток». В отдалении от основного хода на пикете 2620 специалисты устроили два отрезка (первый в соответствии с проектным решением конструкции дорожной одежды, а второй — с экспериментальным) и смонтировали «ЦИКЛОС». В течение некоторого времени установка имитировала однонаправленный грузовой трафик путем циклического перемещения четырех тележек, тогда как специальные датчики в различных слоях дорожной одежды посылали непрерывный поток информации о влажности, температуре и вертикальном давлении.
В 2024 году специально для СКН «ЦИКЛОС» был построен особый дорожно-испытательный полигон в Голицыне.
Анализ зарубежного опыта показал, что различные типы установок по ускоренным испытаниям требуют определенной инфраструктуры для обеспечения достоверного сбора информации, анализа и дальнейшего внедрения в нормативно-технические стандарты, — пояснил заместитель директора департамента научно-технического развития и стандартизации ФАУ "РОСДОРНИИ" Александр Конорев во время выступления на одном из крупнейших мероприятий дорожно-строительной отрасли. — Симулятор колесной нагрузки "ЦИКЛОС" мы дополнили системой линейных перемещений, которая позволяет создавать нагрузку с точки зрения нормального распределения на участке автомобильной дороги».
Полигон предназначен для единого методологического обеспечения проводимых испытаний и исследований, учитывающего комплексный подход для получения качественного результата. К настоящему времени здесь созданы условия для круглогодичной работы симулятора колесной нагрузки, а оснащение позволяет контролировать заданные параметры условий испытаний и производить техническое обслуживание «ЦИКЛОСа». В частности, специалисты соорудили три полномасштабные испытательные секции для устройства дорожных одежд и одну неглубокую — для испытаний, например, свойств асфальтобетона в дорожной конструкции. В непосредственной близости от них расположилась лабораторная база с административно-производственным блоком.
Отдельное внимание уделено современной системе сбора данных. Для выполнения ускоренных испытаний при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд осуществляется монтаж комплекта средств мониторинга, включающий датчики температуры, влажности, вертикального давления, горизонтальных напряжений, ускорений и перемещений, а также остаточных деформаций, с помощью которых получают новые научные данные о напряженно-деформированном состоянии дорожных одежд. Данные с датчиков мониторинга собираются с помощью многоканальной системы сбора и обработки данных через программное обеспечение Dewesoft X, предназначенное для одновременного измерения сигналов, поступающих от различных источников, отображения данных и их сохранения. Все это дает возможность детально изучить процессы, происходящие внутри конструкции дорожной одежды, и понять причины преждевременных разрушений и деформаций. Ожидается, что на основании полученных данных будут уточняться параметры расчетных моделей дорожных одежд для создания прогнозных моделей изменения транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог, а также выполняться разработка эмпирических зависимостей для совершенствования методов проектирования и расчета дорожных одежд.
В качестве первого опыта строительства дорожных одежд в испытательных секциях специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» попросили подрядчиков возвести две дорожные конструкции. Первая представляет собой аналог участка автомобильной дороги, который находится на трассе М-5 «Урал», а вторая — аналог классической дорожной конструкции на основном ходу магистрали М-12 «Восток».
Одновременно с этим идет работа по созданию нормативной базы. Внедрение и развитие метода ускоренных испытаний требует методологического и нормативно-правового обеспечения для того, чтобы испытания были легитимны и могли проводиться единообразно. На данный момент специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» запатентовали установку и разработали стандарт организации по методам ускоренных испытаний, а сейчас работают над созданием СТО «Ускоренные испытания дорожных одежд. Обработка и систематизация данных», «Ускоренные испытания дорожных одежд. Организация и производство работ по строительству дорожных одежд в испытательных секциях» и «Ускоренные испытания дорожных одежд. Монтаж датчиков мониторинга в испытательных секциях. Общие положения».
Программа исследований
Симулятор колесной нагрузки позволяет оценивать различные параметры, и в настоящее время исследования проводятся по характеру воздействия на дорожную конструкцию и по конструкционно-материальным решениям.
Для анализа долговечности специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» планируют изучать величину нагрузки в 10, 11,5 и 13 тонн. Кроме того, есть возможность детально исследовать влияние различных типов шин на долговечность, а также давление внутри них: 0,6 МПа применялись в ОДМ, а 0,8 МПа указаны в ПНСТ, но сейчас некоторые участники дорожной отрасли предлагают увеличить допустимый показатель в связи с ростом транспортного потока. При изучении конструктивно-материальных решений полигон дает возможность измерить тепловлажностный режим в конструктивных слоях дорожной одежды, а также оценить эффективность применяемых проектных решений, модификаторов, отходов промышленности или инновационных технологий в конструировании. Результаты проведенных исследований позволят уточнять параметры расчетных моделей дорожных одежд, а также эмпирических зависимостей, исследовать причины преждевременного разрушения, искать пути повышения устойчивости к колееобразованию и усталостному трещинообразованию, анализировать и прогнозировать транспортно-эксплуатационное состояние автомобильных дорог и в конечном итоге совершенствовать методы проектирования и расчета дорожных одежд.
Тем для исследований — большое количество. На данный момент разработан проект целевой программы исследований до 2030 года, а программа на первые три года вынесена на совет при Федеральном дорожном агентстве. Одно из предложений — подвергнуть изучению шесть вариантов материала в одном из слоев основания с точки зрения оценки изменения их характеристик в процессе эксплуатации. Если идея будет одобрена, то в течение 2025 и 2026 годов специалисты сравнят работу ЩПС из горных пород, щебня из горных пород М400 и М1000, ЩПС из активных и неактивных шлаков, а также щебеня из шлаков М400/1000 при прочих равных условиях и толщинах слоев в основании.
ООО «Испытания. Диагностика. Контроль» («И.Д.К») осуществляет все виды контроля качества дорог и дорожно-строительных работ, включая лабораторное сопровождение строительства. Стационарные лаборатории компании базируются на Северо-Западе России, для выполнения заказов в других точках страны формируются мобильные лабораторные комплексы, оснащенные всем необходимым.
Наверное, каждый из нас задумывался о качестве российских дорог, хотя в последние годы сделано немало для его повышения. На Петербургском экономическом форуме бывший министр транспорта, сейчас помощник президента РФ Игорь Левитин заявил, что федеральные дороги приведены в порядок, 85% из них соответствуют установленным нормативам.
Это произошло благодаря многим факторам, в том числе кропотливой работе специалистов по контролю качества дорожного полотна в ходе строительства, ремонта или реконструкции.
Однако далеко не у каждой строительной компании имеются собственные ресурсы для осуществления полноценного контроля качества работ, материалов и изделий на объекте, ведь для этого необходимо проводить исследования и испытания с применением высокотехнологичного и сложного оборудования. Например, испытания на прочность, износ, усталость с помощью разрывных машин, или выявление дефектов с применением акустического, магнитного, ультразвукового метода. Или химические исследования свойств материалов, характеризующих их безопасность и качество.
Наряду со сложной приборной техникой требуются специалисты высокой квалификации, владеющие передовыми методами исследований.
С учетом современного уровня развития методов лабораторного анализа и дефицита квалифицированных кадров строительным компаниям трудно организовать и держать в штате подразделения по контролю качества. Целесообразно обращаться к специализированным компаниям, обладающим необходимым парком оборудования и специалистами.
Лабораторное сопровождение
Большой опыт в области контроля качества объектов дорожного строительства имеет ООО «И.Д.К» («Испытания. Диагностика. Контроль»). Если охарактеризовать основные услуги компании для дорожной отрасли одной фразой, то можно сказать, что это лабораторное сопровождение строительства. Оно осуществляется по двум направлениям: анализ стройматериалов, обследование и аудит дорог на различных этапах строительства, реконструкции или ремонта.
Спектр исследуемых материалов широк: песок, грунты, щебень, гравий, бетон, битумы, мастики, эмульсии, различные типы асфальтобетонов и т. д.
Возможности компании, включая оснащение современным оборудованием и квалификацией персонала, позволяют определять множество механических и физико-химических характеристик, влияющих на качество анализируемого материала. Это плотность, морозостойкость, растяжимость, влажность, водопоглощение, водонепроницаемость, гранулометрический состав, коэффициент уплотнения, зерновой состав и многое другое.
Испытательные лаборатории ООО «И.Д.К» соответствуют требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2019, что подтверждено аттестатом Федеральной службы по аккредитации.
Основа контроля качества
«Лабораторные исследования – это основа контроля качества дорог и дорожно-строительных работ. Мы располагаем стационарными испытательными лабораториями в Санкт-Петербурге и Великом Новгороде, – рассказывает генеральный директор ООО «И.Д.К» Александр Васильев. – Кроме того, для заказов на удаленных объектах, где наша работа рассчитана на длительный срок, мы формируем мобильные лаборатории на базе строительных вагончиков. Сейчас такие лаборатории работают на наших объектах в Мурманске, Уфе, на Дальнем Востоке в поселке Верхнезейске Амурской области на строительстве железнодорожной магистрали БАМ-2, где мы работаем уже более полугода. А, например, для объектов в Тверской области нет смысла собирать лаборатории-вагончики, целесообразнее отвезти образцы материалов в Великий Новгород».
«И.Д.К» комплектует мобильные лаборатории оборудованием на том же техническом уровне, что и стационарные, за исключением крупногабаритных установок, которые не разместить в вагончике. При этом несущие конструкции вагончика, в частности полы, усиливаются, чтобы могли выдержать соответствующую нагрузку.
Комплекс услуг
Контроль качества дорог, разумеется, не ограничивается лабораторным сопровождением, которое проводится в ходе строительно-монтажных работ (СМР). «И.Д.К» может оказывать комплекс услуг на всех стадиях реализации проекта строительства автомобильной или железнодорожной магистрали. Перед началом СМР осуществляется входной контроль проектной документации, включая проект организации строительства (ПОС) и проект производства работ (ППР). После этого контролируется качество стройматериалов и изделий, поступающих на площадку. Затем проводится геодезический контроль с проверкой соответствия проекту положения элементов, частей сооружений и инженерных сетей в процессе их монтажа и временного закрепления. Потом идет операционный контроль в ходе выполнения СМР. По их окончании настает время приемочного контроля, который состоит в итоговой оценке качества выполненных работ, а также отдельных конструкций и правильности оформления исполнительной документации.
Помимо этого, «И.Д.К» по заказу партнеров может осуществлять инспекционный контроль, включающий выборочную проверку качества выполняемых работ и применяемых материалов, а также технологических карт, инструкций по качеству и технике безопасности.
В наши дни все более серьезные требования предъявляются к сохранению окружающей среды. Компания может взять на себя комплексный экологический надзор за строительными работами – контроль за рубкой деревьев, вывозом отходов и грунта, соблюдением других норм экологической безопасности. Специалисты следят, чтобы в ходе работ не загрязнялись водоемы и почва.
Плодотворное сотрудничество
«Многие подрядчики прекрасно понимают важность профессионального контроля качества строительных работ, поэтому привлекают к сотрудничеству компании, специализирующиеся в данной области», – констатирует Александр Васильев. В послужном списке компании немало крупных объектов дорожного строительства, например, скоростная автомобильная дорога Москва – Санкт-Петербург М-11 «Нева», трасса М-5 «Урал», Крымский мост.
«Контроль качества дорожного полотна и дорожно-строительных работ является важнейшим направлением нашей работы, – подчеркивает Александр Васильев. – Сотрудничество с нами помогает заказчикам быстро выявить недостатки на всех этапах строительства. Это позволяет избежать лишних затрат в будущем».
1 ноября 2023 года состоялась конференция «ТИМИ-2023 Санкт-Петербург. Технологии информационного моделирования и инжиниринга», организованная компанией «НИП-Информатика» при поддержке «СиСофт Девелопмент» и «Нанософт». В ее работе приняло участие около 200 представителей строительных компаний, проектных институтов, вузов, специалистов сметного дела и строительной экспертизы.
По мнению исполнительного директора АРПП «Отечественный софт» Рената Лашина, информационное моделирование сегодня находится в топе цифровой повестки государства. Это связано с необходимостью достижения технологического суверенитета в ближайшие 2-3 года, поскольку большинство иностранных производителей ПО для информационного моделирования ушло с российского рынка.
«Наша компания столкнулась с непростой проблемой: за ограниченное время заменить импортное программное обеспечение, не теряя при этом функциональности», – обозначил ключевую задачу российских разработчиков САПР Илья Ивахов, начальник отдела САПР ПГС «НИП-Информатика».
Компания «СиCофт Девелопмент», которая в течение 15 лет развивает это направление, сейчас выступает лидером в разработке САПР- и ТИМ-решений. Об этом говорят масштабы распространения ее программных продуктов: свыше миллиона лицензий, более 35 тысяч предприятий-клиентов и 400 тысяч рабочих мест. Не случайно лейтмотивом конференции стала программа Model Studio CS на платформе nanoCAD и практика ее применения в промышленном и гражданском строительстве. Один из наиболее популярных продуктов Model Studio CS Строительные решения включает средства 3-мерного проектирования по разделам АР, КР, графическую САПР-платформу nanoCAD, библиотеку элементов в поставке с ПО, подсистемы генерации чертежей и спецификаций на основе российских стандартов. По сравнению с первой версией 2014 года программа увеличила перечень команд с 12 до 127 и постоянно обновляется благодаря практикам с такими партнерами, как Газпром, Росатом, Роснефть и другими ведущими компаниями.
Руководитель проектов Александр Коростылев рассказал собравшимся о комплексной BIM-cистеме Model Studio CS, области ее применения, замещении иностранных программных продуктов, а также о планах и приоритетах развития программного комплекса Model Studio CS и единой информационной платформе CADLib на период до 2025 года. Среди них – поддержка ОС на базе Linux, датацентричная технология, оптимизация алгоритмов обработки больших моделей и многое другое. Другие специалисты компании подробно остановились на функционале АРМ операторов BIM-моделей, методике подготовки экспресс-смет, комплексном решении NS Project для цифровизации процессов проектирования.
В отличие от зарубежных вендоров отечественные разработчики готовы адаптировать продукт под конкретные требования, а их взаимодействие с заказчиком можно назвать командной работой. К примеру, с «ГЭХ Теплостройпроект» у «СиСофт Девелопмент» сотрудничество по разработке и внедрению автоматизированного проектирования тепловых сетей длится с 2017 года. «Во-первых, компания решила вложить усилия в создание критически необходимого для нас инструмента, которого изначально не было в Model Studio CS, – отмечает руководитель департамента технической политики, методологии и стандартизации Александр Можаев. – Во-вторых, при выборе платформы нас склонили в пользу nanoCAD, а не AutoCAD, поэтому 2022-й не стал для нас неожиданностью».
С подобными прикладными кейсами выступило несколько заказчиков, что говорит о широком потенциале отечественных САПР.
Российские программные продукты далеко не первый год заменяют зарубежное ПО, и с каждой новой версией разработчики зачастую предлагают по-настоящему инновационные решения. Например, специалисты «Нанософт разработка» представили первые в России smart-нормативы для проверки информационных моделей через алгоритмизацию семантического анализа. Другие разработки компании – обработка данных 3D-сканирования с помощью модульной платформы ReClouds или автоматизация поиска нормативных нарушений в цифровой модели – также вызвали большой интерес участников конференции.
«Мероприятие в Санкт-Петербурге стало живой площадкой общения в силу того, что в городе и в Ленинградской области растет пул компаний, влившихся в цифровую трансформацию, – подвел итоги конференции директор представительства ГК «СиСофт» Александр Белкин. – Здесь мы познакомились с интересными практиками выбора и внедрения софта и вновь пополнили свое портфолио темами, которые могут стать перспективными направлениями развития».