Строительство дорог: новые материалы, технологии, решения
Первую четверть XXI века можно без преувеличения назвать эпохой бурного развития технологий и создания новых материалов. В ногу со временем идет и дорожно-строительная отрасль. О разработке инновационной продукции, реализации новых технологий и внедрении в свою практику передовых технических решений рассказывают эксперты отраслевых компаний, специализирующихся на проектировании и строительстве дорог, а также производстве материалов для дорожного покрытия.
Первый вопрос на повестке дня
Очевидно, что хорошая дорога начинается с грамотного проекта, а сегодня в области разработки проектной документации одним из первых на повестке дня стоит вопрос внедрения и применения технологий информационного моделирования (ТИМ).
Информационное моделирование позволяет получать модели в едином формате и создавать проектную и рабочую документацию более высокого качества, — констатирует директор по проектированию и инновациям холдинга «Автобан» Олег Лесюта. — Информационная модель объекта позволяет удобно связать проектные решения по всем разделам и проверить их на возможные коллизии и несоответствия. Благодаря ТИМ дорожники исключают риск получить несогласованные проектные решения, которые могут негативно сказаться на сроках и качестве строительства.
Татьяна Помельникова, руководитель группы отдела технологий информационного проектирования АО «Институт ”Стройпроект”». — Хотя есть успешный опыт в промышленном и гражданском строительстве, условия внедрения здесь другие.
Татьяна Помельникова обозначила основные факторы, влияющие на процесс внедрения информационного моделирования.
Первое — развитие ТИМ в строительной отрасли приводит к появлению новых нормативных документов. Некоторые из них полезны, другие — наоборот. При этом часть документов устаревает, становится сложно их применять, особенно в транспортном проектировании.
Второе — переход с зарубежного программного обеспечения на российское особенно повлиял на проектирование мостов, для которых нет идеально подходящей ТИМ-программы. С одной стороны, это усложняет работу, с другой — позволяет развивать отечественные продукты под нужды отрасли.
Третье — ТИМ требует участия всех сторон проекта. Заказчики и подрядчики не всегда видят все преимущества ТИМ, а это замедляет внедрение.
— Когда имеется высокоточная модель, основанная на топографической съемке и принятых технических решениях, качество выполняемой работы выходит на принципиально иной уровень, — убежден Олег Лесюта. — Геодезическая служба имеет возможность ежедневно контролировать ход строительно-монтажных работ с минимально допустимой погрешностью, применяя в том числе технологии лазерного сканирования и аэрофотосъемки. На этапе эксплуатации на искусственных сооружениях можно применять высокочувствительные системы мониторинга, датчики которых определяют деформацию, вибрации и малейшие отклонения от нормативных показателей.
По его словам, у холдинга «Автобан» накоплен хороший опыт разработки информационных моделей по крупным транспортным объектам, и компания не останавливается на достигнутом — ведет собственные разработки совместно с партнерами. В качестве примера Олег Лесюта привел проект «Цифровая экосистема для автомобильных дорог на базе цифрового двойника», который представляет собой виртуальную модель, наполненную необходимой атрибутивной информацией: документами, файлами, чертежами и спецификациями.
В ответ на запросы рынка
Каждый инженер отдает себе отчет в том, что проектирование и производство новых материалов базируется на достижениях науки, и сегодня возрастает роль научных центров, в том числе организованных на базе производственных компаний. Рассказывает эксперт Научно-исследовательского центра компании «Газпромнефть — Битумные материалы» Илья Кудряшов:
— Ассортимент продукции нашей компании насчитывает больше 300 наименований современных битумных материалов, в том числе уникальные разработки для строительства и текущего содержания дорог. Например жидкая стыковочная лента — специальный битумно-полимерный состав для герметизации шва, образующегося при укладке асфальтобетонной смеси. В отличие от привычной «твердой» ленты ее уже не нужно вручную разматывать и фиксировать на кромке покрытия. Для более эффективного нанесения применяется специальный автоматизированный модуль для асфальтоукладчика. Технология позволяет существенно улучшить качество холодных стыков и защитить их от попадания воды, которая при замерзании может вызвать появление трещин. В результате возрастает срок службы покрытия и межремонтный период. Еще одно решение — специализированные гранулы на основе битумного вяжущего и вторичной целлюлозы. Эта добавка надежно скрепляет компоненты асфальтобетонной смеси и предотвращает образование колеи.
Постоянно совершенствует рецептуры битумно-полимерных герметиков «ТЕХНОНИКОЛЬ», где также создан свой научный центр. По словам Антона Федькаева, руководителя направления «Горячие битумные материалы» ТН-Инжиниринг ТЕХНОНИКОЛЬ, компания выпускает более 30 модификаций дорожных герметиков, которые применяются во всех климатических зонах страны.
— Считаем важным достижением тот факт, что для обеспечения сырьем нам удалось добиться полного импортозамещения, — подчеркивает он.
Эксперт рассказал об одной из ключевых новинок компании в области дорожного строительства — битумно-полимерном герметике ТЕХНОНИКОЛЬ СОТА. Он способен глубоко проникать в трещины и швы и сегодня активно используется в дорожном ремонте для герметизации усталостных и отраженных трещин в асфальтобетонном покрытии.
— Независимо от причины происхождения любая трещина может привести к локальному разрушению дорожного полотна, — поясняет Антон Федькаев. — Рынку был нужен продукт, способный санировать небольшие повреждения на ранних стадиях. Раньше эта проблема решалась путем заполнения трещин битумом. Однако эффекта от такого способа хватало максимум на два года. Отвечая на запрос рынка, мы разработали продукт с выносливостью в 30 000 циклов, то есть столько раз он может выдержать переход через ноль градусов — от положительных температур к отрицательным и обратно.
Коротким путем
Пожалуй, важнейшей стадией жизненного цикла любого инновационного решения становится реализация его на практике. В строительстве, в том числе дорожном, многое зависит от успешного сотрудничества ученых, проектировщиков, производственников и подрядчиков. Однако различные организации не всегда взаимодействуют так быстро и эффективно, как хотелось бы и разработчикам новой техники и технологий, и отрасли в целом.
Одним из путей по преодолению препятствий на пути внедрения инноваций стала диверсификация бизнеса компаний-производителей, которые основывают собственные строительные подразделения. Так действует, например, ГК «АБЗ-1», работающая в дорожно-строительной отрасли уже более 90 лет.
Мы одними из первых пришли к пониманию того, что для сохранения лидерских позиций в конкурентной среде необходима диверсификация бизнеса и освоение новых сегментов, — рассказывает Леонид Гиндин, генеральный директор АО «АБЗ-Дорстрой», которая входит в ГК «АБЗ-1». — Сегодня компания уверенно развивает свои компетенции не только в производстве дорожных материалов, внедряя инновационные продукты по самым высоким стандартам, но и в строительстве дорог и мостов, укрепляя свое присутствие в новых регионах.
По его словам, «АБЗ-1» за текущий год проделала огромный объем работ в этом направлении. На финальной стадии идет реконструкция улицы Крисанова в Перми, включая строительство четырехполосной развязки. Компания продолжает активное строительство путепровода в Кудрове и реализует проект трамвайной линии «Славянка», который включает в себя возведение семи современных искусственных сооружений. Сейчас возводится крупнейший путепровод ферменной металлической конструкции длиной более 1200 м, который уже прошел над Московским шоссе и скоро преодолеет третьим уровнем петербургскую КАД. Такое решение значительно сократит путь трамвая.
Источник: пресс-служба АО «АБЗ-Дорстрой»
BIM выходит на большую дорогу
В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 331 от 5 марта 2021 года, с начала будущего года проектирование всех объектов, строящихся с участием бюджетных средств, должно осуществляться с использованием BIM (или, в российском варианте, ТИМ — технологии информационного моделирования). Немалая доля госзаказа — транспортные объекты. Но специалисты не уверены в готовности дорожников к переходу на современные технологии.
Боеготовность
«Нет уверенности в готовности всей отрасли на 100%. Чуть лучше обстоят дела с крупными инфраструктурными объектами, на которых работают передовые проектные институты, самые квалифицированные подрядчики и заказчики», — констатирует заместитель генерального директора по развитию АО «Петербург-Дорсервис» Анатолий Пичугов.
О том же говорят и представители компаний, предлагающих программное обеспечение для BIM. «По официальной статистике, около 25% российских регионов пока не готовы к переходу государственных строек на ТИМ», — говорит региональный директор бизнес-направления «Технологии для строительства» Trimble Денис Купцов.
«Есть десятки проектных организаций, готовых полностью перейти на ТИМ с 1 января 2022 года. Это крупные институты, которые увидели преимущества BIM в первую очередь для себя и начали его внедрение еще до выхода Постановления Правительства № 331. Организации, имеющие опыт работы в BIM, крупные, поэтому и объекты, на которых они опробовали и применяли BIM, довольно масштабные: либо уникальные сооружения, либо множество малых и средних мостов в составе проекта автомобильной или железной дороги большой протяженности. Но основная масса малых и средних институтов, занимающихся проектированием инфраструктурных объектов (в том числе мостовых сооружений), либо вовсе не внедряет BIM, либо только встала на этот путь. В итоге, скорее всего, в контрактах не будет требований по созданию цифровой информационной модели (ЦИМ). Либо эти требования не будут выполняться в полной мере», — отмечает BIM-менеджер компании «Айбим» Дамир Ильясов, уточняя при этом, что готовность дорожных строителей к использованию BIM еще ниже, чем у проектировщиков.
Схожее мнение высказывает руководитель проектного направления КРЕДО Владимир Каредин. «С учетом озвученных пояснений со стороны Минстроя и Росавтодора в части того, к чему готовиться организациям, предполагается, что период перехода на BIM будет плавным и постепенным. И в первую очередь он коснется госзаказов, интересов самих заказчиков, большое внимание будет уделено системам документооборота, сметным расчетам и более глубокой интеграции с самой моделью, т. к. основная цель — это в первую очередь оптимизация экономических показателей», — говорит он.
Камни преткновения
По словам Дамира Ильясова, такая ситуация обусловлена недостатком ресурсов у малых институтов; отсутствием нужного количества квалифицированных кадров; неготовностью норм, регламентирующих процесс информационного моделирования в части инфраструктурных объектов, и, самое главное, неготовностью государственного заказчика принимать и вести информационные модели.
С этим согласен и Анатолий Пичугов. «Основные ключевые трудности — отсутствие грамотных специалистов, отсутствие финансовых ресурсов для обеспечения ТИМ. Наша компания развивается в этом направлении последние пять лет. Мы создали дополнительные рабочие места, обеспеченные квалифицированными специалистами, необходимыми программными продуктами и высокопроизводительной техникой и, как следствие, уже успешно реализовали несколько объектов. Причем несколько лет назад нам пришлось инвестировать в дополнительную разработку ПО для обеспечения внутренней технологии проектирования, которая является нашим ноу-хау и которую мы выстраивали в течение 30 лет работы», — говорит он.
Технический эксперт по направлению «Инфраструктура» Autodesk Алла Землянская выделяет также психологический фактор. «Мы часто говорим о том, что технологии BIM — это не только и не столько про софт. Информационное моделирование требует перестройки многих процессов взаимодействия внутри компании, потому что затрагивает информационный обмен, подразумевает разработку и следование новым регламентам работы, появление новых ролей, введение новой дисциплины и правил работы с информацией. Мне кажется, девять из десяти работников изменениям не рады, поэтому очень важно на старте проекта по переходу к BIM объяснять персоналу причины, по которым компания делает этот шаг, какие преимущества будут у бизнеса и у конкретного проектировщика. Если забирать у исполнителя привычный инструмент, обрушивать на него новые регламенты и объяснять все лишь на уровне "ну вот ты сюда файлы сохранял, а теперь вот сюда будешь" — это граничит с неуважением к инженерам. Успех проекта обеспечивают люди, они же могут его и похоронить», — подчеркивает она.
«Самые главные и наибольшие трудности, по крайней мере в проектировании линейных сооружений, в частности, объектов транспортной инфраструктуры, заключаются в отсутствии окончательно сформированных BIM-требований и правил работы, ведь они только сейчас формируются, а вместе с ними и механизмы по обеспечению прохождения экспертизы, а уж про этапы строительства и эксплуатации из всего жизненного цикла объектов упоминается лишь в общих чертах. Также много вопросов по определению общих правил работы при изысканиях по существующим коммуникациям, хотя, в свою очередь, мы предложили вариант реализации требований и правил на этапе формирования Единой инженерной информационной модели местности», — со своей стороны заявляет Владимир Каредин.
Денис Купцов отмечает неэффективность «автономной работы с цифровой моделью. «BIM — это совершенно новая технология, с которой взаимодействуют не только проектировщики. Здесь задействованы все участники строительного процесса — от заказчика до специалистов на стройплощадке, и работа с BIM требует от них готовности существовать в единой экосистеме. Перестроиться с автономной работы на интегрированную, межкомандную и есть основная особенность и одновременно сложность процесса перехода на BIM», — говорит он. «Кроме того, к переходу на ТИМ в мостах не готова и имеющаяся на данный момент нормативная база. Например, СП 333.1325800.2020 касается мостов и дорог очень поверхностно», — добавляет Дамир Ильясов.
Учиться, учиться и еще раз учиться
При всем обилии проблем, связанных с переходом на BIM, главной, по мнению экспертов, остается недостаток квалифицированных специалистов. «Нехватка кадров, причем не только на уровне проектной или подрядной организации, а, главным образом, на уровне государственного заказчика — основная преграда на пути общего перехода на BIM», — констатирует Дамир Ильясов.
Закономерным выводом из этого посыла становится необходимость организации эффективных обучающих программ по подготовке специалистов в сфере цифрового моделирования. Вариантов существует немало, хотя эксперты и придерживаются несколько разных мнений о том, какой из них наиболее целесообразен.
«Если говорить о работе с программным обеспечением для проектирования, например, мостов, то наиболее желательна очная форма обучения. Такой формат более эффективный, чем дистанционный. Кроме того, необходимо учитывать, что дистанционное обучение дает хорошие результаты, если оно проводится с помощью программного обеспечения, разработанного специально для этих целей. А такие решения есть не у всех компаний», — считает Денис Купцов.
Владимир Каредин занимает альтернативную позицию. «С учетом постоянно растущего уровня технологий и, конечно же, всеобщих эпидемиологических ограничительных мер самым востребованным и в то же время наиболее удобным является дистанционный формат обучения», — уверен он.
А Алла Землянская исходит из того, что заказчику нужно предоставить возможность выбирать форму обучения. «Многие из авторизованных учебных центров Autodesk из-за локдауна ввели онлайн-курсы, у некоторых они существовали и раньше. Со смягчением антиковидных ограничений и возвращением сотрудников в офисы вернулся и классический подход — старый добрый офлайн с компьютерными классами. Программы регулярных курсов составляются образовательными партнерами самостоятельно на основе их опыта работы с заказчиками. Как правило, они различаются по уровню сложности — от базового до специализированного. Наличие курсов в расписании учебных центров дает возможность отправить на повышение квалификации одного или двух специалистов, это удобно тем компаниям, у которых небольшой штат», — говорит она.
По словам эксперта, крупные компании обычно выбирают другой подход — разработку адаптированного курса с учетом своих задач и особенностей взаимодействия внутри и с внешними подрядчиками. Неоспоримое преимущество этого варианта в том, что сотрудники изучают возможности продукта на своих проектах, на тех исходных данных, с которыми обычно имеют дело. Это снимает с них задачу самостоятельно искать методы решения сложных задач. В этом случае инструктор заранее разбирается с проектом и во время практических занятий показывает готовые способы работы на реальных примерах.
«Еще один вид обучения — это выполнение пилотного проекта. Его отличие в том, что специалисты не просто осваивают инструменты на отдельных задачах из своей практики, но под руководством и при поддержке опытного инструктора проходят все стадии разработки проекта. Я бы сказала, что это максимально полезный метод. В том числе и потому, что после окончания обучения и выполнения пилота в компании остаются настроенные шаблоны, стили, разработанные библиотеки инструментов, которые при грамотной организации дел могут быть внедрены в рабочие процессы и использоваться на следующих проектах», — отмечает Алла Землянская.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
BIM выходит на большую дорогу — 2
Опалубка «Вектора»: задавая высокий темп
В современном мостостроении — как при выполнении госзаказа, так и при реализации крупных концессионных проектов — ключевое значение имеет скорость производства работ. Существенно ее повысить позволяет использование несъемной опалубки из фибробетона, выпускаемой компанией «Вектор».
«С момента основания компании в 2008 году мы выбрали одним из ключевых направлений своего развития именно изготовление несъемной опалубки из фибробетона. Тогда для российского рынка это была достаточно новая технология, но мы сразу сумели оценить перспективность ее внедрения и широкого использования в сфере мостостроения», — вспоминает генеральный директор ООО «Вектор» Дмитрий Шантин.
Плюсы и еще плюсы
Использование фибробетонных плит и карнизных блоков позволяет значительно упростить строительство мостов, существенно сокращая время обустройства опалубки и объединяя в одном технологическом цикле сразу несколько операций (фото 2 и 3).
Кроме того, исключается время на демонтаж, снижаются расходы на реализацию подмостей и других методов подмащивания, которые используются в более консервативном строительстве (фото 4).
Консольные карнизные блоки из фибробетона незаменимы при строительстве современных мостовых сооружений. Хотя цена фибробетона несколько выше, чем у простых марок, разница в стоимости с лихвой покрывается скоростью ведения работ и меньшим объемом материала, что возможно благодаря его большей прочности. Особенно актуально использование этой технологии для проведения работ в труднодоступных местах, где проблематично применение грузоподъемных механизмов. Кроме того, при использовании несъемной опалубки не требуется дополнительной обработки поверхности — она получается гладкой и ровной, дающей возможность сразу приступать к работам по окраске подмостовой части плиты проезжей части.
Сравнение экономики применения несъемной опалубки из стеклофибробетона с использованием съемных систем позволяет сделать решительный выбор в пользу первого варианта.
В целом же можно выделить целый перечень серьезных преимуществ данной несъемной технологии. Прежде всего это минимизация временных и трудозатрат. В сравнении с традиционными методами существенно повышается скорость работ, сокращается число процедур, отсутствует необходимость снятия опалубки. Для монтажа плит или карнизных блоков нужны всего два человека, причем процесс не требует специфических знаний и умений.
Благодаря конструкции плиты, особенности сечения (чертеж 1), а также высоким механическим характеристикам прочности на сжатие и растяжение несъемная опалубка из этого материала обладает небольшим весом и низким уровнем прогиба.
Плотность фибробетона обеспечивает дополнительную защиту. Благодаря этому сооружение реже нуждается в ремонте и реконструкции, имеет более длительный срок эксплуатации. Кроме того, подобная защита оберегает стальную арматуру от проникновения внутрь вредных антиобледенительных солей и реагентов, которыми часто покрывают дорожное полотно.
Устойчивость к температурным перепадам фибробетона позволяет использовать его в любом регионе России.
Возможно создание фибробетонной опалубки для проектов со сложной конфигурацией. Высокий уровень пластичности армированного фиброй материала позволяет делать изделия любой сложности и по индивидуальным типоразмерам. Продукция подходит для обустройства плит проезжей части любых размеров и конфигураций в плане и поперечном сечении. Таким образом обеспечивается возможность создания различного архитектурного облика мостовых сооружений.
И не только
Неудивительно поэтому, что продукция ООО «Вектор» находит широчайшее применение при дорожно-строительных работах в разных частях России, включая самые крупные и ответственные объекты. Широкая география использования системы наглядно подтверждает ее универсальность, возможность работы в разнообразных климатических условиях.
«В числе наших заказчиков такие крупные строительные компании, как АО "ДиМ", АО "Мостострой 11", ООО "Мостоотряд 75", ООО "Московская мостовая компания", СК "Мосты и тоннели", ООО "СТМ-Центр", ООО "Горка" и многие другие, работающие по всей стране», — отмечает Дмитрий Шантин.
Среди наиболее значимых объектов, на которых использовались фибробетонные плиты, можно выделить Керченский мост (фото 5); развязку Северо-Восточной хорды в Москве; путепроводы и развязки в составе ЦКАД; развязки на автомагистрали «Таврида» в Крыму (фото 6); Фрунзенский мост в Самаре (фото 7), участок федеральной автодороги М-4 «Дон» в Ростовской области; автомобильный мост на юге Приморского края в рамках строительства дороги Владивосток — Находка — порт Восточный (интересно, что плиты изготавливались в непосредственной близости от объекта в целях сокращения временных затрат и издержек на доставку) (фото 8). Несъемную опалубку из фибробетона использовали также на объектах ЦКАД, при строительстве мостов на скоростной магистрали Москва — Санкт-Петербург (М-11 «Нева»), Бугринского моста в Новосибирске, путепровода через железнодорожные пути в Киришах (Ленобласть) — на данном объекте было применено техническое решение по надвижке пролета сразу с установленными плитами несъемной опалубки, и пр. Карнизные блоки нашли применение на строительстве «Тавриды» в Крыму (фото 10), мосте в составе федеральной трассы М-5 «Урал» в Башкирии, путепроводе через железную дорогу на Киевском шоссе под Обнинском, в составе ЦКАД над р. Москвой (фото 11) и др.
«Сегодня наша компания готова не только поставлять продукцию на строительные объекты, но и предлагает услуги по монтажу несъемной опалубки с последующей сдачей заказчику, а также возможно выполнение дальнейших работ по армированию и бетонированию плиты проезжей части. Квалифицированные бригады, хорошо знающие особенности наших опалубочных систем, могут быстро и качественно произвести весь комплекс работ. Это позволит заказчику не только получить комплексную услугу и не отвлекать своих работников от выполнения иных задач, но и даст дополнительный выигрыш в темпах. Нашим специалистам не надо тратить даже небольшого времени, чтобы изучить технологию. Так что теперь мы готовы предоставить услугу "под ключ", полностью освобождая заказчика от любых сложностей или нестыковок», — подчеркивает Дмитрий Шантин.
