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.
На взлетной полосе
Аэродромные железобетонные плиты все чаще применяются при строительстве сверхпрочных дорог и площадок для тяжелой спецтехники.
С середины XX века советские заводы ЖБИ начали активно заниматься производством плит для аэродромов. Их номенклатурное название – плиты аэродромные гладкие (ПАГ) – сохранилось до наших времен. Массовый выпуск был обусловлен политической ситуацией. Государство нуждалось в большом количестве полевых военных аэродромов, которые должны иметь быстровозводимые взлетные полосы для приема тяжелой авиатехники. После распада СССР объемы производства ПАГ в России свелись к минимуму.
Однако сейчас выпуск этой продукции вновь начал расти, но в основном по вполне мирным причинам. Аэродромные плиты используют при строительстве и реконструкции взлетных полос гражданских аэропортов. Кроме того, их по достоинству оценили компании, возводящие сверхпрочные временные и постоянные автомобильные дороги, а также площадки для использования тяжелой строительной техники. К тому же такие плиты активнее стали использовать при строительстве морских портов, терминалов, крупных логистических комплексов.
Принять все
ПАГ должны соответствовать ГОСТ 25912.0-91 и ГОСТ 25912-2015. Они регулируют качество бетона и свойства плиты в целом. Сейчас выделяют три вида плит: ПАГ-14, ПАГ-18 и ПАГ-20. Отличаются они между собой показателем толщины (140, 180 и 200 мм). Все они рекомендованы для устройства постоянных и временных покрытий аэродромов, городских дорог и территорий с рабочей нагрузкой до 75 тонн на кв. м. При производстве этих изделий используется бетон марки B30 М400 с коэффициентом класса морозостойкости F200.
Как рассказали «Строительному Еженедельнику» в ООО «ЖБИ №1 Рыбацкое», главные преимущества ПАГ – прочность и долговечность. Принять они могут очень высокую нагрузку, в том числе моментальную. Кроме того, ПАГ имеют четкие пропорции по ширине и длине, а шероховатое покрытие создает хорошее сцепление колес с их поверхностью. Устанавливать, эксплуатировать и заменять конструкции можно в любое время года. За счет габаритов они удобны для транспортировки железнодорожным и автомобильным транспортом.
По характеристикам, рассказывают в АО «ПО «Баррикада», ПАГ идеально подходят для суровых, жестких и агрессивных условий эксплуатации. Для получения прочностных показателей и устойчивости к воздействию низких температур и воды при изготовлении этих изделий предусматривается предварительное натяжение рабочей продольной арматуры, а также использование бетонной смеси и собственно бетона особого состава. Укладка плит происходит в короткий промежуток времени, что является еще одним их преимуществом. Они соединяются в единую плиту за счет сварки, а также путем замоноличивания соединительных швов цементно-песчаным составом и битумной мастикой. Иногда новое покрытие укладывается на старое, тем самым повышая несущую способность взлетно-посадочных полос. При этом использование ПАГ может быть неоднократным, так как они, даже бывшие в употреблении, не теряют своих характеристик.
Новые возможности
Игроки рынка отмечают, что некоторые заводы ЖБИ имеют полувековую традицию выпуска ПАГ и по праву заслуживают высокую оценку качества производства. При этом некоторые предприятия сейчас совершенствуют выпуск аэродромных плит.
Так как ПАГ имеют свою специфику, их выпускают далеко не все производители ЖБИ. Тем не менее количество организаций, занимающихся данным направлением деятельности, растет. Коммерческий директор АО «ПО «Баррикада» Алексей Мицул помимо своего предприятия среди производителей в СЗФО выделяет ООО «СИБ Центр», ООО «ПТК-ДорСтрой», ООО «Перспектива», ООО «СТК-Модуль». Среди компаний из других регионов – ООО «ХК «Башбетон», ООО «ТПК «Очаковский комбинат ЖБИ», ООО «Моревский завод железобетонных изделий». Также присутствуют игроки рынка из Беларуси: комбинат ЖБИК (ОАО Оршанский Строительный трест №18), ОАО «Барановичский комбинат ЖБК».
По мнению специалистов, производителей ПАГ могло быть еще больше, но пока не сформировался рынок сбыта. Генеральный директор ООО «СТД» ЖБИ Сергей Нестеров полагает, что основная проблема – это отсутствие специалистов среди проектировщиков, которые умело могли бы задействовать новинки ЖБИ, если бы изучали процессы производства и технологии монтажа. «На сегодняшний день очень редко можно встретить хороших конструкторов, которые могут сделать сложные расчеты для применения ЖБИ в строительстве. До сих пор в производстве и сборке применяются технологии советских времен. Это хорошо и надежно. Но есть уже усовершенствованные технологии производства, обеспечивающие более высокое качество продукции. Однако проектировщики не задействуют такие изделия, и поэтому все приходится делать по старинке. Таким образом, страдают и заказчик, и производитель», – считает он.
На новом уровне
За счет внедрения «цифры» новые геодезические приборы стали более технологичными. Однако значительная часть такого оборудования производится в зарубежных странах и не всегда доступна по цене геодезистам.
За последние 10–15 лет рынок геодезических приборов значительно изменился. Уже использующееся специалистами оборудование получило электронную начинку. Также появились приборы, о которых ранее геодезисты даже мечтать не могли.
Быстрее и точнее
По словам генерального директора ООО «Геодезические приборы» Михаила Алексеева, в настоящее время при выполнении геодезических работ наблюдается тенденция повышения эффективности производства за счет внедрения цифровых технологий. Решению этой задачи и способствуют современные геодезические средства измерений, такие как электронные тахеометры, спутниковая аппаратура, лазерные сканеры. Они дают возможность проводить исследования более точно и в сжатые сроки.
Так, отмечает Михаил Алексеев, выпускаемые сейчас модели электронных тахеометров имеют безотражательный режим работы дальномерного канала. Причем у большинства моделей дальность измерений при использовании этого режима составляет не менее 500 м, а у некоторых – может достигать 2 км. Также у этих приборов существенно увеличился объем памяти, появилась возможность подключения внешних накопителей информации и отказа от кабельных соединений. Заметно расширилось применение роботизированных моделей, позволяющих дистанционно управлять процессом измерений и повышать производительность работ.
«Пользовательский сегмент спутниковой геодезической аппаратуры опирается сегодня на многочастотные и многосистемные спутниковые приемники интегральной конструкции, включающей и антенну GPS (GNSS), и элементы питания, и модемы, и модуль Bluetooth. Активно развиваются сети базовых станций, и открывается возможность работы с одним спутниковым приемником. Такие сети, в частности, созданы в Петербурге и Ленобласти», – отмечает Михаил Алексеев.
По словам экспертов, также в геодезическом сопровождении строительства начали активно использоваться комплексные системы, реализующие BIM-технологии. В качестве источников измерительной информации в этих системах используются лазерные 3D-сканеры, а также беспилотные летательные аппараты (БПЛА) с установленными на них различными датчиками, в том числе фотокамерами, сканерами и т. д.
Руководитель конструкторского бюро Optiplane Кирилл Яковченко рассказывает, что геодезисты уже сейчас применяют в качестве БПЛА с использованием методов фотограмметрии квадрокоптеры (для небольших площадей) и самолеты-планеры (для протяженных крупных объектов). «Для использования планера требуется квалификация пилота самолета, которой большинство геодезистов не обладает, и быстро получить ее невозможно. Поэтому геодезисты раньше вынуждены были для больших площадей либо нанимать пилотов, либо делать все по старинке наземным способом. Сейчас наиболее удобным и универсальным промышленным БПЛА является винтокрыл, который позволяет использовать все плюсы квадрокоптера и в то же время имеет большую дальность полетов для съемки больших площадей. На сложных участках гибридный дрон в 5–10 раз выгоднее квадрокоптера», – добавляет он.
Цена вопроса
Значительная часть современного высокотехнологичного геодезического оборудования производится в зарубежных странах. Как отмечают игроки рынка, процесс импортозамещения в данном сегменте развивается весьма слабо.
Сама стоимость ряда видов оборудования за последние 3-4 года несколько снизилась. Это связано с более глубоким и масштабным проникновением «цифры» во многие отрасли и, как следствие, удешевлением этого процесса. Тем не менее, новые приборы не всегда доступны по цене российским геодезическим организациям. Для небольших компаний приобретение такой техники – большие финансовые затраты, хотя потом они чаще всего окупаются.
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев отмечает, что сейчас наиболее активно в геодезии применяются электронные тахеометры и приемники GPS, GNSS. По его мнению, за последние 10 лет и те, и другие действительно немного преобразились, хотя и без добавления инновационных функций, которые сильно ускорили бы работу. «Очень сильно подешевело GPS-оборудование. Так, 10 лет назад комплект стоил от 1 млн рублей, а теперь можно купить его за 150–300 тыс. И это при том, что стоимость отечественной валюты гораздо ниже, чем раньше. Электронные тахеометры также изменились в лучшую сторону, но без такого резкого снижения цены. Это связано с тем, что это – оптические приборы, которые требуют очень серьезного оптико-механического производства. Другое дело GPS, где почти весь прибор состоит из одной микросхемы. К сожалению, инновационные роботизированные оптические приборы плохо приживаются в России, ввиду кризисного состояния строительного рынка, а следовательно, и рынка инженерных изысканий. Так, на стройплощадках в Европе почти все тахеометры – новые и роботизированные, а у нас 5–15-летние модели. Другие приборы компании просто не могут себе позволить», – полагает он.
Сергей Лазарев также вспоминает, что недавно на выставке он видел простой квадрокоптер, но с установленной мобильной GPS-антенной. Таким образом, из-за дешевизны GPS-микросхем появились новые дешевые летательные аппараты для точной аэрофотосъемки небольших территорий (8–10 га). «Правда, вряд ли они смогут изменить ситуацию на рынке. Не так давно в Петербурге введен запрет на полеты БПЛА в городском пространстве, а получение разрешения – крайне утомительный и долгий процесс», – отмечает специалист.
Напомним, в 2016 году на федеральном уровне уже были ограничены возможности использования БПЛА. Согласно принятому закону, аппараты, взлетная масса которых более 250 г, должны быть зарегистрированы и сертифицированы. В госорган необходимо предоставить план полета и получить отметку о его согласовании. Однако в настоящее время эти правила использования БПЛА как гражданами, так и многими организациями не исполняются. Тем не менее, представители геодезических компаний опасаются, что их беспилотники стоимостью в несколько сотен тысяч рублей могут быть без предупреждения сбиты сотрудниками правоохранительных органов.
Мнение
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Серьезного процесса импортозамещения в производстве приборов для геодезии не существует. На заводе УОМЗ в Екатеринбурге выпускают тахеометры. Также в России осуществляется производство приборов фирмы Leica, но это скорее очень крупная «узловая сборка». Ряд российских компаний производит GNSS-оборудование, заказывая комплектующие в Китае и США. В общем и целом, производства полного цикла приборов для гражданских геодезических работ у нас нет. Возможно, существует такое военное производство для ГЛОНАСС-приемников, но это не массовый сегмент. Выбор геодезиста очевиден – это использование импортной техники.