Дорожное строительство
Тема дорог в России актуальна во все времена. Как должны строится дороги, в чем причины неудовлетворительного покрытия, какие технологии перспективны разберем в статье.
Дороги общего пользования классифицируют по материалу покрытия:
- Цементобетонные. Основой вяжущего материала в наружном покрытии выступает бетон. Преимущество цементобетонных дорого длительный срок эксплуатации. При соблюдении всех норм строительства и использования ремонт цементобетонному полотну потребуется не ранее 20 лет. Дороги с использованием бетона прокладывают двумя способами:
- Заливным. Готовую бетонную смесь заливают в заготовку дорожного полотна. Бетон набирает прочность и формирует монолит покрытия. У этого метода есть существенные недостатки. Работы можно вести только при положительных температурах выше 50С. При температуре воздуха ниже 5 градусов скорость схватывания бетона резко снижается или прекращается вовсе.
- Укладкой железобетонных плит. Предварительно напряженные изделия в форме плит укладываются по всей длине строящегося участка. Недостаток дорог из железобетона в том, что если не выдержать нормы по обустройству основания, плиты со временем начнут расходится; отдельные элементы будут утапливаться, и возникнут перепады высот на стыках плит. Усугубляет нарушение целостности дорожного полотна большегрузная техника. Справедливости ради стоит отметить, что современные технологии строительства дорог с использованием преднапряженного бетона позволяют создать прекрасные, долговечные и недорогие трассы. Цена километра дороги из ж/б плит до 50% ниже, чем из асфальтобетона.
- Асфальтобетонные. В основе вяжущего материала внешнего слоя выступает асфальтобетон- искусственный строительный материал. Представляет собой смесь из битума и минеральных заполнителей: песка, щебня, гравия. Для улучшения качественных показателей в асфальтную смесь могут добавляться дополнительные ингредиенты: полимеры, резиновая крошка.
Технология строительства дороги
Если рассматривать соотношение бетонных и асфальтированных дорого, то Россия на 98% покрыта асфальтобетонным полотном, бетонное покрытие составляет 2%. Поэтому далее речь пойдет о строительстве асфальтобетонных дорог. Стоит признать, что мировая практика доказала наилучшую эффективность бетонного покрытия. Возведение дорожного полотна высокотехнологичный и ответственный процесс, который состоит из нескольких этапов:
- Инженерные изыскания. Прежде чем приступить к работам по строительству транспортной артерии, необходимо провести инженерные изыскания:
-Топографические. Будущая трасса прокладывается на картах. Размечается местность.
- Геодезические. Выверяются координаты. Снимается профиль рельефа.
- Геологические. Обязательно проводят анализ грунта и исследуют насколько глубоко залегают водоносные пласты.
- Экологические. Проводят исследования экологических факторов, и взаимодействие объекта с окружающей средой. Вырабатываются меры по минимизации воздействия и нанесения вреда природе.
- Подготовительные работы. На размеченном участке расчищают территорию от деревьев и кустарников. Снимают верхний слой почвы. Подготавливают технологические подъезды. Переносят коммуникации. Подвозят сырье технику для строительства. Корректируют ландшафт: где необходимо возводят насыпи, а где того требует архитектурный план срезают холмы. До строительных работ продумывают систему водоотведения со строительной площадки. Особенно это важно, когда стройка планируется на глинистых грунтах.
Конструкция современной дороги представляет собой технологичное многослойное сооружение. В общих чертах выглядит так:
- Геотекстиль
- Песчаная подушка
- Георешетка
- Щебень
- Асфальт
- Подготовка основания. После того как снят плодородный слой почвы, грунт тщательно утрамбовывают. На подготовленную почву укладывают геотекстиль.
Геотекстиль - специализированный строительный материал, который предназначен для армирования дорожного полотна, отведению влаги; препятствует перемешиванию природного грунта и песчаной подушки, тем самым не допускается проседание дорожного полотна. Использование геотекстиля обеспечивает ряд преимуществ:
- Геотекстиль, в виде нетканых синтетических материалов, имеет продолжительный срок службы, равный 25 лет и более. Другие армирующие материалы, например, металлосетки не способны обеспечить такого срока. Применение геотекстиля продлевает срок службы автодороги и отодвтгает время проведения капитального ремонта.
- Геосинтетика, при условии соблюдения технологии укладки, не позволяет просыпаться в почву, смешиваться с грунтом насыпным материалам, что приводит к экономии и снижении стоимости сметы.
- Дорожные нетканые материалы универсальны в применении. Работают вне зависимости геологической структуры грунтов и температурных режимов эксплуатации, не подвержены коррозии и стойки к воздействию агрессивных химических сред. Отлично обеспечивают гидроизоляцию и водоотведение избыточной влаги.
- Не оказывают вредного влияния на окружающую среду.
Геотекстиль раскатывается вручную в заблаговременно установленную опалубку. Швы материала необходимо сваривать для формирования целостного покрытия участка.
Песчаная подушка необходима для дренирования влаги и для равномерной передачи нагрузок на грунт. На значительной части нашей страны грунты слабо приспособлены для строительства дорог. И благодаря климату подвержены морозному пучению. Это явление вознивает во влагонасыщенных почвах. Замерзая, грунт увеличивается в объеме и вздыбливает поверхность почвы. Это может отрицательно сказаться на целостности дорожного полотна. Предотвращает эффект морозного пучения наличие песчаной подушки и системы дренажа.
Песок утрамбовывают пневмовибраторами и гидрокатками массой 5-6 тонн. Для лучшего уплотнения песок поливают водой.
На подготовленный слой песка укладывают георешетку. Это относительно новое технологическое решение в строительстве дорог, но весьма эффективное. Георшетка представляет собой полимерную конструкцию ячеистого типа. Выпускается в плоском и объемном виде. Высота ребра в объемных решетках колеблется от 50 до 200 мм. Полимерная решетка в дорожной конструкции выполняет следующие функции:
- Предотвращает проседание щебня в песчаную подушку.
- Дополнительно армирует конструкцию. Щебень, набиваясь в ячейки формирует жесткую, объемную структуру, способную выдерживать динамические нагрузки.
В зависимости от технологии используют под дорожное покрытие применяют основания:
- Щебеночные. От качества материала основания зависит долговечность дороги. Поэтому для щебеночных оснований выбирают материал, который обладает достаточной твердостью на сжатие и будет, не разрушаясь, воспринимать запланированные нагрузки автотранспорта. Щебеночное основание допускается укладывать в любую погоду. Не требует особых условий хранения. Поэтому работы по обустройству щебеночного основания можно вести в любое время года. Щебень в рамках границ будущей дороги уплотняют тяжелыми катками. При этом происходит саморасклинивание элементов основания. Чем плотнее будет утрамбован слой, тем жестче и надежнее будет инженерно-строительная конструкция. Допускается насыпать основание двойным слоем. Нижний слой из крупнофракционного щебня, верхний слой из более мелкого. При укатке происходит заполнение свободного пространства, увеличивается плотность основания.
- Песчано-щебеночные. Универсальные смеси, которые пригодны для строительства любых типов дорог. За счет присутствия песка обеспечивается плотная укладка, не остается свободного пространства для скапливания жидкости и образования воздушных карманов. Эти дефекты приводят к образованию трещин в ходе эксплуатации и способствуют разрушению полотна.
- С использованием вяжущего материала. Такие основания называют еще черным щебнем, так как это представляет собой смесь щебня и битумных материалов. Укладывается горячим и холодным способом. Присутствие битумных эмульсий обеспечивает водоотталкивающий эффект и монолитность структуры. Такие основания отлично работают в зонах с резкими перепадами температур. Во всех случаях основания уплотняются согласно правилам, прописанным в строительных нормах.
Укладка покрытия
После укладки щебневого основания требуется проливка битумной мастикой. Это обеспечит надежное сцепление наружного слоя с основой. Асфальтобетонные смеси поставляются к участку проведения работ самосвалами с АБЗ- асфальтобетонных заводов. Чтобы сэкономить на эксплуатации транспорта и сократить время доставки, применяются мобильные АБЗ, которые способны производить требуемое количество материала в непосредственной близости от объекта.
Технология выработки асфальта проста: необходимо разогреть битум и смешать в нужных пропорциях ингредиенты смеси. В состав смеси входит песок, гравий, мелкозернистый или среднезернистый щебень, битум.
Привезенную смесь разравнивают вручную или при помощи асфальтоукладчиков. Одной тонны асфальтобетона достаточно, чтобы покрыть 10 м2 поверхности толщиною в 4 сантиметра.
Качество дорожного покрытия зависит от уплотнения асфальтобетонной смеси. И тут важно, чтобы температура состава была не ниже определенной технологией. Если смесь остыла ниже, чем на 50-600С от требуемой, то уплотнить состав до нужных величин сложно или невозможно вовсе. Нижний предел рабочей температуры смеси составляет 105-1200С. Уплотнение является конечной операцией по укладке верхнего слоя дороги. Трамбуется и уплотняется асфальт методом укатки и вибрации. После операции уплотнения меняются свойства асфальтобетона:
- Повышается плотность материала. Соответственно возрастает жесткость и сопротивляемость истиранию.
- Минимизируюется количество пор, где может скапливаться влага. Покрытие приобретает морозостойкость и влагоотталкивающие свойства.
- Укрепляются физические и физико-химические связи между частицами, что делает покрытие долговечным.
- Плотный асфальт меньше подвержен продавливанию в ходе эксплуатации.
В случае недостаточного уплотнения полотна слой асфальта остается рыхлым, что приводит к скорому разрушению дорожного покрытия.
Толщина асфальтового покрытия зависит от назначения автодороги. Малонагруженным дорогам с неинтенсивным транспортным потоком: придомовые, дороги в коттеджных поселках, - достаточно слоя в 4 сантиметра.
Междугородние автомагистрали, по которым интенсивно движется грузовой транспорт требуют трехслойного покрытия с армированием слоев металлической сеткой.
Завершающим этапом строительства автодороги служит нанесение разметки, установка ограждений, обустройство ливневок. От качества перечисленных работ зависит безопасность движения. К сожалению, в России не придают должного внимания качеству разметки или полноценной работе систем водоотведения даже на федеральных трассах. Как результат повышенная аварийность в сырую погоду и в темное время суток.
Контроль качества дорожного полотна
После завершения укладки верхнего слоя требуется время для окончательного набора прочности асфальтобетоном. Через1- 3 дня дорожное покрытие подвергается оценке соответствия нормативным параметрам. Для этого с площади 7000 м2 отбирают не менее 3 образцов не ближе 1 метра от края проезжей части. Образцы, полученные методом кернения или вырубки, доставляют в лабораторию. В лабораторных условиях устанавливается коэффициент уплотнения. При горячем методе укладки коэффициент должен составлять не менее 0,99.
Помимо уплотнения покрытия автомобильную дорогу как инженерное сооружение должны контролировать по:
- коэффициенту сцепления автомобильной шины с покрытием
- ровности полотна
- шероховатости покрытия
- соответствию разметки действующим ГОСТам
- видимости в плане
- организации остановок общественного транспорта и пешеходных переходов
- освещенности опасных участков
- наличию и корректному выставлению дорожных знаков
Дефекты автомобильных дорог
Несмотря на существующую отличную нормативную базу, успешный зарубежный опыт дорожного строительства, Российская федерация медленно и неохотно перенимает успешные технологии. Причина тому закостенелость отрасли, недостаточное финансирование, сомнительные схемы и слабый контроль, низкая ответственность.
Типичные дефекты дорожного полотна:
- Образование колеи. Возникает, когда недостаточно уплотнено основание или использован тонкий слой асфальтобетонного покрытия.
- Просадка полотна. Возможна, когда неверно обустроена система водоотведения. Атмосферной или грунтовой водой постепенно размывается основа. Такой дефект случается, когда гранитный щебень заменяют на известковый. Во-первых, известковый уступает граниту по твердости и прочности на сжатие. Во-вторых, породы, содержащие известняк, подвержены химическому разрушению водой, которая всегда имеет слабокислотную рН- среду за счет содержания угольной кислоты- Н2СО3.
- Образование многочисленных трещин. Применен рыхлый асфальт.
- Вспучивание поверхности. Необустроен должным образом дренаж. Дорожная конструкция подвержена морозному пучению.
- Отслаивание слоев асфальтового покрытия. Нарушена технология укладки асфальтобетонных слоев.
Стоит отметить, что причины каждого дефекта на действующей автомобильной трассе необходимо оценивать глубоко и всесторонне. Возможно, возникновение брака из-за ошибки в геодезии, проекте, некачественном материале, нарушении технологии строительства или совокупности факторов.
Перспективные технологии
Подход к дорожному строительству в России и странах Европы и Северной Америки серьезно отличается. Поэтому некоторые приемы, которые типичны для зарубежья, для нас - будущее.
Перспективным для нашей индустрии дорожного строительства является переход от асфальтобетонной технологии к комбинированной. Это значит, что асфальт укладывается не на щебеночное основание, а на предварительно напряженные железобетонные плиты. Доля таких дорог зарубежом велика. Срок службы в несколько раз выше, чем асфальта.
В Японии строятся дороги с подогревом верхнего слоя. Таким образом японцы решают вопрос обледенения. В качестве теплоносителя выступает горячая вода. Альтернативой выступают дороги с подогревом от солнечных батарей. Генерируемого электрического тока достаточно, чтобы в металлической сетке, заложенной в верхний слой, образовывалось тепло, препятствующее обледенению.
В Нидерландах применяют для разметки светящуюся краску. При температуре воздуха 00С и ниже на разметке появляются снежинки, предупреждающие водителя о возможном гололеде.
Внедрение цифрового моделирования в проектирование и строительство позволит повысить качество дорог, контроль за проведением работ по строительству и ремонту, снизит затраты на объект в целом, повысит безопасность эксплуатации дорожной сети.
Безусловно, описанные нововведения увеличивают стоимость возведения участка дороги. Но в данном направлении нельзя мыслить узко. Если учесть расходы на поддержание работоспособности дороги за 40-50 лет, то выяснится, что освоение новых подходов рационально и экономически выгодно государству:
- Экономия бюджета.
-Увеличится пропускная способность автодорог.
- Сократится время доставки грузов, а это влияет на стоимость товаров.
- Высвободятся ресурсы для строительства и обновления новых дорожных нитей.
- Поднимется инвестиционная привлекательность автомобильных перевозок.
- И главный момент, возрастет безопасность эксплуатации дорог.
Все это возможно только при изъявлении политической воли, принятия законодательных инициатив, направленных на пересмотр подхода к дорожному строительству, государственной поддержке новаторских научных разработок.
Александр Круглов: «Технически из стекла можно выполнить любой конструктив»
Стекольная отрасль за последние годы технологически ушла далеко вперед. В этом уверен продакт-менеджер департамента маркетинга Pilkington Glass Russia Александр Круглов. В интервью «Строительному Еженедельнику» он рассказал о том, как стекло в архитектуре и строительстве постепенно вытесняет другие материалы.
– Александр, можно ли назвать стекло одним из самых перспективных строительных материалов? За счет каких факторов?
– Да, безусловно. Доля применения стекла как строительного продукта растет с каждым годом. Архитекторы все чаще используют большие светопрозрачные конструкции, выбирая стекло в качестве основного материала для заполнения проемов. Причина достаточно простая – оно имеет ряд преимуществ: прозрачно, что увеличивает доступ к естественному свету, и эстетично в архитектурных решениях. Стекло стало энергоэффективным материалом и хорошо сохраняет тепло благодаря использованию покрытий. Оно может перерабатываться до безопасного состояния и может быть применено в самых сложных объектах и как отдельный элемент, и в качестве внешней оболочки.
На фото: Индустриальный парк Zeev Shalom Center (Эмек-Хеффер, Израиль): стекло Pilkington Suncool® 70/40
– Какие могут быть нетиповые решения в применении стекла?
– На самом деле чисто технически из стекла можно выполнить любой конструктив. Ограничения задают стандарты его применения и безопасности – ГОСТы, СНиПы, своды правил. Необходимо, чтобы конструкция была безопасной при монтаже и эксплуатации, с этим надо считаться. Однако уже сейчас стекло может использоваться как несущая стойка витража, в качестве опоры, обслуживаемой кровли или пола. Такие решения пока считаются нестандартными, но уже выполняются некоторыми компаниями – и запросы на них приходят все чаще. Также стекло позволяет создавать прозрачные конструкции для защиты от сверхвысоких нагрузок – защиты от выпадений, от взлома, для пулезащиты, обеспечения пожарной безопасности. Если примеры применения даже в качестве корпуса погруженной части морского судна.
– Значительно ли стекло меняет архитектуру городских построек?
– Современную архитектуру сложно представить без стекла. Оно может занимать до 80% площади фасадов. И это, конечно, влияет на городскую архитектуру. Стекло с архитектурным покрытием придает формы, оттенки зданиям, делает визуально более легкой даже самую тяжелую бетонную конструкцию. Эта воздушность ощущается не только снаружи, но и внутри здания, открывая широкий горизонт для обзора и наполняя помещение естественным светом. Важно подчеркнуть, что современные и очень интересные решения остекления применяются не только в административных зданиях, развлекательных и торговых комплексах, но и доступны для многоквартирных и индивидуальных жилых домов. Созданный по последним технологиям стеклопакет с мультифункциональным покрытием выглядит как обычный и внешне себя ничем не выдает, но при этом он сохраняет тепло в помещении, защищает от солнечного жара и решает проблему появления конденсата на окне.
На фото: ЖК «Шоколад» (Краснодар): стекло Pilkington Suncool-R Silver 50 27
– Какие тенденции Вы видите в дальнейшем развитии стекольной промышленности?
– Сегодня технические характеристики и возможности имеющихся на рынке продуктов, в частности, нашего продукта Pilkington Glass Russia, уже отвечают всем запросам рынка и ощутимо превосходят их. Поэтому в короткой перспективе каких-то значительных изменений в производстве стекла не ожидается. В отрасли в большей степени будут наблюдаться две тенденции. Первая связана с глубиной переработки стекла. Компании будут инвестировать в обновление оборудования для выпуска более сложной продукции, а также в повышение квалификации своих сотрудников. Вторая тенденция связана с повышением информированности рынка о новых возможностях стекла. Многие строители все еще используют устаревшие подходы к возведению светопрозрачных конструкций. Однако, применяя технологичные решения Pilkington Glass Russia, строители могут вызвать больший спрос на свои объекты, и мы готовы помогать им в этой работе, взять часть маркетинговых задач на себя.
Качество на контроле. Проблемы внешнего строительного контроля
Строительный контроль позволяет не только гарантировать качество возводимых объектов, но и повысить рентабельность проводимых работ. Все активнее в надзорно-проверочной деятельности задействуются новые технологии и оборудование.
Строительный контроль является обязательной частью технического сопровождения при возведении практически любого объекта. Это требование прописано в Градостроительном кодексе РФ и выполняется участниками рынка. Проводить строительный контроль могут как застройщик или технический заказчик, так и специализированные независимые организации.
По оценке специалистов, наиболее распространенные нарушения выявляются в технологии строительства, несоответствия его ГОСТ. Также в ряде случаев строители используют материалы, качество которых не отвечает проектным требованиям. Выявляются и нарушения ведения и представления исполнительной документации.
Работа с профессионалами
По оценке экспертов, в настоящее время в России более 1,2 тыс. компаний предоставляют услуги внешнего строительного контроля. С каждым годом число организаций, осуществляющих этот вид деятельности, становится все больше. Внешний технический аудит востребован со стороны небольших строительных организаций, а также «середнячков». Крупные девелоперские компании чаще всего оценивают качество строительства самостоятельно.
Генеральный директор ООО «Нави» Александр Нилов считает, что в настоящее время на рынке есть даже определенный избыток организаций, выполняющих строительный контроль. Причем далеко не все из них имеют необходимые лицензии, квалифицированный персонал и соответствующее оборудование для качественного выполнения работ. По его словам, стоимость оказания данной услуги в целом осталась без изменений. Она зависит от типа здания, сметной стоимости строительства, сроков проведения работ.
«Для выбора профессиональной организации по ведению строительного контроля надо обращать внимание на следующие основные критерии. Она должна иметь допуск СРО для осуществления этих работ. Сотрудники компании должны быть включены в Национальный реестр специалистов НОСТРОЙ и иметь удостоверения о повышении квалификации по безопасности строительства и строительному контролю. Также мы рекомендуем обращать внимание на наличие у потенциального исполнителя специального инструмента, для возможности оценки качества ведения строительных работ», – добавил Александр Нилов.
В IT-формате
По мнению директора департамента внедрений и комплексной автоматизации компании «Мобильные решения для строительства» Андрея Поздеева, если говорить о современных технологиях, которые сегодня можно и нужно использовать в строительном контроле, то в первую очередь стоит вспомнить о физическом инструментарии. В частности, можно использовать беспилотные летательные аппараты. Благодаря дронам руководитель, находясь в головном офисе, может наблюдать за стройкой и мониторить качество строящегося объекта. Также контролировать качество строительства можно с использованием лазерных 3D-сканеров. Но эти технологии в настоящий момент не очень распространены из-за дороговизны.
«Максимально доступный инструмент контроля качества строящихся объектов связан с возможностями различных гаджетов, таких как мобильные телефоны и планшеты. При этом стоит помнить, что обычный функционал мобильных устройств не решает проблем, с которыми сталкиваются инженеры строительного контроля. По этой причине необходим дополнительный софт: программное обеспечение, позволяющее закрывать необходимые задачи. Так, программный комплекс, разработанный нашей компанией, позволяет фиксировать информацию, полученную на стройплощадке, указывать выявленные нарушения в месте и в моменте их возникновения при помощи мобильного устройства. Далее возможности ПО позволяют в режиме реального времени донести эту информацию до заинтересованных пользователей: руководителей проекта, службы по строительному контролю и т. д.», – подчеркнул Андрей Поздеев.
Начальник управления маркетинга и продаж ЗАО «БФА-Девелопмент» Елена Гутман рассказала «Строительному Еженедельнику», что компания разработала собственную программу контроля качества строительства. «Она позволяет отслеживать результаты внутреннего производственного контроля со стороны подрядчика, внешнего инспекционного контроля со стороны заказчика и исполнение решений авторского надзора от проектной организации. Кроме того, она помогает специалистам строительного контроля оперативно совместно с подрядчиком производить освидетельствование скрытых работ и промежуточную приемку возведенных строительных конструкций, с занесением результатов контроля в наглядную архивную базу. В любой момент можно посмотреть, как был сделан тот или иной узел, выполнен тот или иной этап работ», – говорит эксперт.
По словам Елены Гутман, внедрить программный продукт было непросто. Ощущалось сопротивление со стороны подрядчиков, поскольку это дополнительный контроль за ними. Но за год система себя полностью оправдала. Она постоянно совершенствуется. В компании уверены, что за такими IT-решениями будущее отрасли.
Мнение
Александр Нилов, генеральный директор ООО «Нави»
– Важно всегда помнить, что новый объект капитального строительства попросту будет не сдать в эксплуатацию, не выполнив требования по осуществлению строительного контроля, поскольку лицо (организация), выполнявшее эту функцию, должно участвовать в подписании документов для получения разрешения на ввод.