Строительство дорог и искусственных сооружений
Дорожное-мостовое строительство — это отрасль, которая занимается благоустройством подъездных дорог и возведением необходимых искусственных сооружений. Качественное покрытие должно соответствовать определенным стандартам, обеспечивающим безопасность пешеходов и водителей. Поэтому работы по строительству дорог и искусственных сооружений разделяют на несколько этапов, каждый из которых строго контролируют.
Что такое дорожно-мостовое строительство
Строительство дорог и искусственных сооружений помогает обеспечивать комфортную и безопасную жизнь граждан. Специальные службы выполняют работу по устройству и реконструкции:
- транспортных развязок;
- подземных пешеходов;
- мостов;
- автомобильных дорог;
- транспортных тоннелей;
- эстакад;
- иных объектов дорожно-транспортной сети.
Отрасль проектирует, строит, ремонтирует дороги и занимается их техническим обслуживанием.
Дорожное строительство — это сложная, трудоемкая и дорогостоящая деятельность, так как автодороги должны соответствовать многим требованиям по:
- надежности;
- пропускной способности (максимальному количеству автотранспорта, который в состоянии пропускать участок дороги за единицу времени в одном или в двух направлениях);
- долговечности;
- качеству;
- удобству эксплуатации.
Кроме того, дороги включают в себя множество связанных между собой по функциональности искусственных инженерных сооружений, которые предназначены для обеспечения безопасности передвижения транспорта.
Проектирование дорог
Прежде чем приступить к строительству, составляют проектную документацию, в которой учитывают:
- минимальное расстояние от одного пункта дороги до другого;
- объем работы;
- возможность прокладывания дороги около или через населенный пункт;
- требуется ли сносить сооружения, которые мешают строительству;
- нарушение экологических норм, архитектурного ансамбля и археологических раскопок (при условии, что дорогу прокладывают в старинном городе);
- возможность сокращения длины дорог при помощи возведения путепровода, моста, тоннеля или дамбы;
- вероятность схождения лавины (если рядом расположены горы);
- возможные препятствия, создающиеся для других линий коммуникаций;
- цену строительства;
- стоимость эксплуатации дорожной инфраструктуры;
- расположение подземных коммуникаций.
Проект должен пройти административное согласование. При правильном составлении контролирующие органы выдадут разрешение на строительство.
Строительство автодороги
Строительство автомобильных дорог состоит из нескольких этапов:
- Подготовки.
- Укладывания покрытия.
- Оборудования дороги.
У каждого этапа существуют свои тонкости, которые необходимо изучить перед началом строительства.
1 этап
Подготовка площадки для строительства автодороги — это ответственный момент, от которого зависит качество будущего покрытия. В процессе работ:
- На территории, предназначенной для строительства, удаляют деревья, сносят посторонние строения, убирают мусор.
- Производят геодезическую разметку, затем корректируют месторасположение предполагаемых объектов строительства.
- Снимают верхнюю часть грунта.
- Если в земле обнаружились пустоты, то производят бурение скважин, которые заполняют бетоном. Чтобы укрепить почву при плывунах или оползнях, вбивают сваи.
- При необходимости осушают болота. Для этого прокладывают сточные каналы, а под грунтом — дренажные трубы.
- Возводят утвержденные в проекте мосты, тоннели и иные искусственные сооружения на пути строящейся дороги.
- Выравнивают площадку, срезая вершины холмов, засыпая низины и овраги. Также уменьшают крутизну спусков и подъемов, которые представляют опасность зимой из-за скользкого обледенения.
- Возводят высокие насыпи с протоками или проездами под ними.
- На подготовленное и выровненное основание последовательно наносят слоями песок и щебень (гравий).
- Производят уплотнение грунта.
Чтобы дорожное покрытие было стойким к сезонным температурным изменениям, к песку добавляют глину или используют другую комбинацию природных материалов.
Для умеренно нагруженной дороги используют портландцемент, который смешивают с несколькими видами грунта. В процессе подготовки материала:
- грунт тщательно измельчают;
- соединяют с 7% цемента;
- сразу же распределяют по площадке на глубину не менее 10 см;
- придают дорожному полотну необходимую форму;
- уплотняют укаткой.
Сверху тонким слоем распределяют битум. Материал предотвращает высыхание, пока цемент не схватится. Для экономии средств в некоторых местах разрешается использовать для укрепления покрытия битум, тщательно смешанный с грунтом на глубине 25 см.
2 этап
На втором этапе укладывают покрытие, в качестве которого используют:
- асфальт;
- асфальтобетон;
- бетон;
- портландцемент.
Материал готовят непосредственно на месте или доставляют в готовом виде при помощи самосвала. Нанося смесь, важно следить, чтобы ложилась она равномерным слоем. Избежать появления неровностей помогает асфальтобетоноукладчик. Чтобы повысить плотность покрытия, укладку осуществляют несколькими катками.
Применяют две технологии асфальтирования:
- Горячее. Смесь готовят из вязкого и жидкого битума. Разрешается производить работы в зимнее время. Минимально допустимая температура смеси — 120°С. Перед тем, как уложить асфальт, часть дороги, на которую собираются его наносить, высушивают специальной техникой.
- Холодное. Смесь готовят из жидкого нефтяного битума. Укладку разрешается проводить только в теплый период. Чаще всего применяют при ямочном ремонте.
Асфальтоукладка — это сезонная работа, зависящая от погодных условий. Температура воздуха не должна быть меньше +5°С. Поставляют смесь в горячем состоянии. Поэтому работы проводят максимально быстро, чтобы она не успела остыть. Иначе покрытие уложить не получится.
3 этап
Третий этап строительства — это оборудование автомобильной дороги. В первую очередь производят установку барьерных ограждений, которые препятствуют:
- выезду автомобиля на газон и тротуар;
- выходу на проезжую часть пешеходов, диких и бездомных животных;
- выезду транспортных средств на встречную полосу движения.
Также ограждения уменьшают ослепление водителей фарами встречного автомобиля.
Чтобы сохранить покрытие от размыва, таяния снега и дождей, дорогу оборудуют:
- железобетонными водосточными желобами;
- воронками;
- отливами;
- канализационными решетками и люками, которые отводят воду не только от дороги, но и от тротуара, расположенного рядом с ней.
Устанавливая по краю дороги бордюры, учитывают, что они должны перенаправлять движение сточных вод и способствовать их удалению с дорог. Автомагистрали огораживают чаще всего специальным забором, который предотвращает появление на проезжей части диких животных.
Когда полотно готово, наносят разметку. Для оптимизации безопасного движения у края дороги устанавливают дорожные знаки.
Используемая для асфальтирования техника
На каждом этапе строительства дорог применяют специальную дорожную технику. Транспорт помогает ускорять процесс укладки асфальта и повышать качество работ.
Необходимая техника — это дорогостоящие машины, поэтому большинству организаций рациональнее пользоваться услугами аренды.
Бульдозер
Бульдозер — это самоходная дорожно-строительная машина, оснащенная ножевым рабочим органом. Помогает проводить землеройные и транспортные работы. Используют для:
- подготовки грунтового основания;
- нанесения песчаного и щебеночного слоя;
- подготовки площадки к асфальтированию.
Гусеничные модели работают на бездорожье и в труднопроходимых местах. Колесные бульдозеры более маневренные и предназначены для работы на небольших участках. Чаще всего используются при устройстве дорожного основания.
Погрузчик
Погрузчики бывают ручными и самоходными. Основное назначение:
- поднятие;
- транспортировка;
- укладка тяжеловесных грузов.
Технику комплектуют разным навесным оборудованием: ковшами, отвалами и другими рабочими органами.
Грейдер
Грейдер планирует и профилирует рабочий участок. Машина бывает самоходной или прицепной, используемой для выравнивания грунта и его перемещения. Также применяют технику во время уборки территории от сыпучего строительного материала и снега.
Асфальтобетоноукладчик
Асфальтобетоноукладчик — техника, предназначенная для укладки асфальтобетонной смеси. В зависимости от сложности и объема работ, машины бывают легкими и тяжелыми. Крупногабаритную технику применяют на большом объекте дорожного строительства. Легкую машину используют при выполнении вспомогательных работ.
Срок эксплуатации дорог
Время эксплуатации дорожного полотна зависит от:
- нагрузки;
- интенсивности движения транспортных средств;
- погодных условий;
- качества материала;
- соблюдения технологического процесса укладки.
Гарантированное время эксплуатации — 7 лет. Для его продления проводите своевременную ремонтную работу, устраняя просадку, ямы, неровности и трещины.
Строительство искусственных сооружений
Мост — это искусственное сооружение, которое обеспечивает беспрепятственное передвижение транспортных средств, грузов и людей через определенную преграду (водоем, автомобильное или железнодорожное полотно).
Проектирование и строительства моста — это сложный процесс, который занимает несколько лет и включает большой объем монтажно-строительных работ. Технологию возведения моста и вид материалов выбирают, ориентируясь на:
- размеры;
- особенность эксплуатации;
- расположение;
- климатические условия;
- назначение (автодорожный, городской, пешеходный мост).
В зависимости от несущей нагрузки на опоры, мост бывает балочным, висячим и арочным. Для строительства используют различный материал:
- камень;
- железобетонную конструкцию;
- дерево;
- стальную конструкцию.
Искусственное сооружение состоит из пролетных строений и опоры.
Вокруг моста проводят дополнительные работы по:
- укреплению берега;
- постройке подъездных путей;
- защите опор от удара льда;
- обеспечению безопасного прохода судов;
- электрификации;
- благоустройству территории.
В процессе строительства применяют специальные транспортные средства и подъемные механизмы.
Процесс работ разделяют на несколько этапов:
- Проектирование.
- Подготовительные работы.
- Строительство опор.
- Возведение пролетных строений.
- Устройство дорожного полотна.
Для каждого вида моста используют определенную технологию строительства, оптимально подходящую для него.
1 этап
В первую очередь проводят геодезические испытания, на основе которых проводят индивидуальное проектирование. Сначала составляют технический проект моста, решая конструктивные вопросы. Для поддержания всех частей строения в стабильном положении при разных действующих нагрузках проектировщик предусматривает комплекс требуемых инженерных мероприятий. На этом же этапе составляют смету объекта и технико-экономическое обоснование, указывая целесообразность строительства.
Затем приступают к разработке рабочего чертежа. В документах учитываются и детализируются элементы моста, принятые в техническом проекте. В чертежи включают информацию, необходимую для выполнения каждого процесса строительства. Документация служит основой при разработке проекта производственной работы.
Документацию на мост, как и на любое другое искусственное сооружение, разрабатывают последовательно. Этапы зависят от их размера. Чаще всего для больших и малых мостов используют типовой проект, который составлен для определенной ширины проезжей части и нормативной нагрузки.
Документация содержит:
- пакет рабочих чертежей конструкций опор и пролетных строений;
- информацию о расходе материалов.
Основная задача при выборе типового проекта — определиться с наиболее рациональной конструкцией, отвечающей местным условиям.
Разработать типовую конструкцию моста помогает автоматизированная система проектирования. Программа в автоматическом режиме рассматривает большое количество разных вариантов конструкций. Наиболее подходящие проекты показываются в виде таблиц, в которых указывается перечень типовых элементов и чертежей.
2 этап
Второй этап — это подготовительные инженерно-геодезические работы, при которых выносят ось моста на местности. Участок для строительства сооружения выбирают, соблюдая минимально допустимое расстояние от одного до другого берега. На этапе подготовки обеспечивают точное месторасположение моста на территории, соответствующей проектной документации.
Чтобы сократить расстояние между берегами, разрешается применять метод искусственной насыпи. Но более рационально использовать природный остров, который значительно уменьшает длину сооружения и экономит средства.
3 этап
Третий этап — самый сложный, ответственный и объемный процесс. Существует несколько методов установки опор, которые подбирают, ориентируясь на размеры моста. Фундамент заливают не только на берегу, но и под водой.
В таблице указаны два способа заливки фундамента:
|
Способ |
Описание |
|
Использование котлована |
Вырывают котлован, в который погружают сваи. После этого делают опалубку с каркасом из стальных арматур и заливают бетон. |
|
Использование шпунтового ограждения |
При строительстве русловых опор котлован огораживают шпунтом, обеспечивая откачку воды. Затем погружают сваи, устанавливают опалубку с арматурным каркасом и заливают бетоном. |
При строительстве малых и средних мостов чаще всего используют призматические железобетонные сваи. Их погружают при помощи дизельного и парового молота. Большие сооружения строят, применяя буронабивные столбы.
4 этап
Технологию сооружения пролетов выбирают, ориентируясь на форму моста. У большей части сооружений они:
- балочные;
- подвесные;
- арочные.
Сооружая мостовые пролеты, применяют тяжелую технику. Например, подъемный кран, гидродомкрат, толкающее устройство.
5 этап
После возведения моста приступают к устройству:
- дорожного полотна;
- гидроизоляции;
- дорожной одежды;
- дренажа;
- ограждений проезжей части.
Затем производят разметку и устанавливают дорожные знаки, благоустраивают прилегающую территорию.
Дорожно-мостовое строительство — это важная и сложная отрасль. Выполняемые работы относятся к объектам увеличенного уровня ответственности, так как малейшая поломка конструкций может привести к серьезным экономическим, социальным и экологическим ущербам для региона.
Светопрозрачные конструкции становятся более технологичными
По оценке экспертов, в настоящее время продолжает развитие тренд увеличения площади остекления зданий. При этом сами светопрозрачные конструкции становятся более технологичными и мультифункциональными.
Оконная индустрия за последнее десятилетие технологически существенно вырвалась вперед. Игроки рынка выпускают продукты, все более сложные конструктивно. Это касается и самого стекла, и оконного профиля. Благодаря новым возможностям архитектурно изменилось и само фасадное остекление. Его стало больше как в коммерческих объектах, так и в жилых зданиях.
Руководитель технического центра стратегического направления «Строительство» компании REHAU по Восточной Европе Антон Карявкин отмечает, что фасадное остекление зависит от объекта недвижимости, его архитектуры и т. д. Так, например, здания на территории МДЦ «Москва-Сити» оснащены по преимуществу витражными системами. Ультрасовременные дома, у которых стены полностью состоят из стекла (для наблюдателя с улицы), в основном собраны из алюминиевых, реже стальных профилей, которые видны только изнутри помещения. В объектах, находящихся в отдалении от центра, система будет проще. Как правило, в них нет структурного остекления. При этом они все равно оснащены большеразмерными алюминиевыми витражными конструкциями, однако алюминиевые накладки в них видны снаружи. Нечто подобное встречается и в современных премиальных жилых комплексах.
«Если говорить о более простых жилых и общественных объектах, в них чаще встречаются окна обычного формата, которые тоже можно назвать витражами. Но все равно тенденция такова, что широкоформатные оконные блоки, витражи, пользуются большей популярностью. В большинстве объектов массовой застройки такие блоки занимают примерно половину стены», – добавляет Антон Карявкин.
Игроки рынка также отмечают, что за последние несколько лет оконные профили стали более функциональными, удовлетворяющими запросам потребителей. Это касается как энергосбережения, звукоизоляции, так и других характеристик.
По словам руководителя отдела строительного консалтинга profine RUS Александра Артюшина, о существующих возможностях продуктов десять лет назад можно было только мечтать. Подавляющее большинство зданий имели стандартные оконные проемы и стандартные одно-, двух-, трехстворчатые оконные блоки, которые сейчас уже редко встречаются. Сегодня разработка новых технических решений, применение новых материалов, увеличение жесткости светопрозрачных конструкций из ПВХ позволяют не только расширить видение архитекторов, но и реализовать эти проекты, как в области массового строительства, так и при строительстве индивидуального жилья.
«Сейчас разработаны и применяются профильные системы с более широкими возможностями, например, при ширине порядка 1 м высота нормально функционирующих оконных створок может достигать 2,5 м. Новые профильные системы из ПВХ можно комбинировать и использовать совместно с фасадными системами из алюминия – путем установки специальных алюминиевых накладок. Это сохраняет неоспоримое преимущество по теплосбережению при меньшей стоимости по сравнению с алюминиевыми конструкциями», – отметил эксперт.
Мнение
Александр Круглов, продакт-менеджер департамента маркетинга Pilkington Glass Russia:
– За последние 10–15 лет фасадное остекление значительно трансформировалось. Если раньше оно было технологически более простым, то со временем ситуация изменилась. Во-первых, стекло – прекрасный архитектурный инструмент, позволяющий украсить фасад любого здания: проектировщики уходят от стандартного остекления, превращая фасады зданий в настоящие произведения искусства. Посмотрите, например, на торговый дом Publicis Drugstore в Париже или аэропорт «Платов» в Ростове-на-Дону – к слову, в обоих объектах стоит стекло Pilkington. А во-вторых, стеклянный фасад сегодня не просто защита от внешних факторов, это суперпрочный материал, способствующий энергосбережению. Специальное покрытие, которое наносится на стекло, позволяет решать множество задач: защищать от солнечного жара, сокращать расходы на кондиционирование и обогрев помещений. Энергоэффективные светопрозрачные конструкции обеспечивают максимальную степень комфорта для людей. Добавлю, что в настоящее время стекло Pilkington Glass Russia в плане энергоэффективности является одним из самых технологичных и востребовано как на отечественном, так и на международном рынке.
Цифровые технологии в строительстве
Цифровые технологии все активнее внедряются в проектирование и строительство. И это не только информационное моделирование, но и другие современные решения, упрощающие работу специалистов и делающие ее более эффективной.
В том, что трансформация строительной отрасли невозможна без внедрения передовых цифровых технологий, уверены как чиновники Минстроя, так и игроки рынка. Ряд решений уже используется, другие еще ждут своей очереди.
Правило хорошего тона
При упоминании «умных» технологий в проектировании и в строительстве в первую очередь все вспоминают BIM. Еще пять-семь лет назад для многих российских компаний информационное моделирование было практически неизвестно. Сейчас эту технологию в своей работе используют уже более половины всех крупных проектных организаций. Застройщики BIM применяют пока реже. Тем не менее, есть стойкая тенденция роста.
По мнению заведующего кафедрой информационных технологий СПбГАСУ Алексея Семенова, использование BIM на стадии проектирования в ближайшие пять лет уже станет правилом хорошего тона. Все предпосылки для этого уже есть. Внедрение BIM на последующих стадиях, на его взгляд, займет больше времени. Здесь мы можем опираться на международный опыт внедрения BIM в строительную отрасль.
«В целом, если говорить о новых технологиях, в настоящий момент активно разрабатывается и дополняется программное обеспечение, в том числе и отечественное, для использования на стадиях строительства и эксплуатации. Кроме того, для работы с информационными моделями зданий могут использоваться технологии 3D-сканирования, 3D-печати, виртуальной и дополненной реальности. Все это звучит как научная фантастика, но в отдельных организациях уже используется. Работа с этими технологиями приводит к необходимости формирования новых компетенций у выпускников вузов, к модернизации старых и открытию новых специальностей. В СПбГАСУ в этом направлении ведется активная работа. Поэтому, когда технологии получат широкое распространение, наши выпускники будут к этому готовы», – подчеркнул Алексей Семенов.
Многие проектные организации уже задействуют BIM, другие технологии – и сочетают их между собой. Как отмечают в компании «Ренейссанс Констракшн», специалисты в своей работе уже используют 4D-, 5D-проектирование, фотограмметрию и лазерное сканирование, а также технологии виртуальной и дополненной реальности. Причем и в облачных сервисах. Также туда уже уходят и платформы. Например, Autodesk делает фотограмметрию на облаке, там же происходит обработка моделей для forge viewer. В результате на компьютере проектировщика и строителя остается только браузер.
По словам главного специалиста по информационному моделированию зданий компании «Ренейссанс Констракшн» Павла Недвиги, для более глубокого внедрения данных новых технологий в проектирование понадобится два-три года. Также за этот период станет обыденной инвестиционная оценка проекта на основе информационной модели. Относительно нетиповыми технологиями останутся Machine learning & Data science. Пока имеются единичные примеры их использования. Но востребованность такого направления в ближайшие годы будет расти.
Заместитель генерального директора ООО «ПСС ГРАЙТЕК» Борис Воробьёв соглашается с коллегами. По его словам, сегодня технология BIM получила устойчивое распространение в проектировании и все больше внедряется в управление строительством. Он отмечает, что сейчас в отрасли получают распространение практика сдачи проектов на госэкспертизу в формате BIM, расчет стоимости объекта на ее основе. Также специалисты используют в работе 3D-координацию и обнаружение коллизий, автоматизированную проверку соблюдения норм в проекте и др.
В «едином окне»
По словам руководителя бизнес-направления компании Advalange Дмитрия Мордвинцева, отдельно существует потребность в удобном механизме представления отчетности. В этой сфере прекрасным инструментом, повышающим эффективность реализации проекта, является BPM-система. Она позволяет автоматизировать в формате «единого окна» взаимодействие между госзаказчиком, генподрядчиком, исполнителями на местах и оперативно предоставлять консолидированную отчетность проверяющим органам. Ключевым отличием BPM-систем является консолидация всех строительных процессов в формате «единого окна». Также возможно подключение сторонних систем, таких как видеонаблюдение объекта в режиме онлайн, картографических сервисов, и формирование различных информационных досок для всех участников процесса.
«Регионы, корпорации и проектные организации, которые уже внедрили подобные системы, отмечают существенное высвобождение ресурсов от рутинной работы. За всеми участниками процесса закрепляются формализованные зоны ответственности. Осуществляется полный контроль целевого исполнения бюджета проекта. Что особенно приятно, данные системы являются стопроцентно российскими разработками и внедряются отечественными компаниями», – добавил Дмитрий Мордвинцев.
Генеральный директор ООО «Дорианс» Сергей Луценко добавляет, что проектно-изыскательским компаниям, несомненно, в будущем помогут дроны в сочетании со спутниковыми тарелками. Уже сейчас на рынке есть несколько предложений, где беспилотник сверху снимает плановое положение, а стоящий на земле GNSS-приемник отслеживает его высотное положение. С помощью такой комбинации можно производить топографическую съемку и осуществлять сопровождение строительства. Также, на его взгляд, со временем в строительство ворвется технология 3D-печати. И это будет печать по заранее разработанным чертежам из различных материалов, не только из полимеров, но и из стали с бетоном.
Мнение
Кирилл Няшин, начальник отдела по информационному моделированию строительства компании «Ренейссанс Констракшн»:
– В настоящее время для небольших объектов наблюдается уход проектирования в облачные сервисы. Также для них задействуется лазерное сканирование. Это помогает получить более точные объемы работ, материала, а также рассчитать их стоимость. При этом 4D-моделирование в таких проектах обычно задействуется для разделов конструктивных решений и фасадов. Для крупных и ответственных объектов уход в облако пока сомнителен с точки зрения безопасности. Кроме того, существует вероятность закрытия облачных решений для объектов госзаказа. Соответственно, данный фактор будет тормозить развитие облачных решений на всех этапах проектирования в данном сегменте.
Тем не менее, в целом технологии развиваются очень быстро. Все более обыденными становятся использование эксплуатационной модели здания, безбумажный прием объектов в экспертизу. Также все более активно задействуются на строительной площадке AR-технологии для контроля монтажа, проводятся VR-конференции между географически отдаленными офисами для обсуждения модели объекта.
Тимофей Татаринов, генеральный директор IТ-компании «Мобильные решения для строительства»:
– В проектировании действительно все активнее заметен переход на BIM. В строительстве же цифровые технологии стоит делить на «человеческие» и инструментальные. Инструментальный контроль осуществляется при помощи дронов, лазерного сканирования, облака точек. Хотелось бы верить, что через пять лет в строительной сфере нас ждет повсеместное использование компактных лазеров, сканеров или дронов, которые будут оперативно передавать статус текущего хода строительства. Тем более, что многие из используемых сейчас технологий становятся с каждым годом доступнее.
«Человеческие» технологии – это визуальный контроль качества, к которому наблюдается растущий интерес. Судя по нашим клиентам, компании с большими объемами застройки нацелены на создание единого информационного пространства для обмена данными. Особенно важно для развития отрасли, чтобы аналоговый общий журнал работ перешел в цифровой формат. Технически для этого все готово.
Новых IT-технологий в строительной сфере не появлялось давно, все было разработано в 1990-х, 2000-х и 2010-х годах. Сейчас нужно смотреть на то, какие решения появляются на основе этих технологий: искусственный интеллект, Big Data, VR/AR. Но например, VR на строительной площадке пока не находит нормального применения, в лучшем случае – используется в обучении.
Искусственный интеллект и Big Data – это то, куда все идет. Все это может применяться как руководителями, директорами по строительству, генеральными директорами, так и непосредственно исполнителями, инженерами. Однако сейчас таких решений нет не только в России, но и за рубежом.