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»
Jet-grouting как он есть
По просьбе «Строительного Еженедельника» руководитель проектов АО «Нью Граунд» Светлана Рубцова рассказала о струйной цементации — одной из современных технологий, все больше завоевывающих популярность на строительном рынке.
— Jet-grouting, или технология струйной цементации, или струйная геотехнология, заключающаяся в разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора, позволяет получать практически любой формы и размеров грунтоцементный массив, который обладает достаточно высокими прочностными и деформационными показателями, более чем на порядок превышающими характеристики грунта. Эта технология решает множество задач и делает возможным улучшать естественные основания, усиливать фундаменты. Кроме того, она эффективно используется для ограждения котлованов и создания противофильтрационных завес, в том числе в стесненных условиях работы.
Руководитель проектов АО «Нью Граунд» Светлана Рубцова
Струйная цементация применима практически в любых видах грунта. Jet-grouting активно используется при реконструкции зданий и сооружений, в том числе памятников архитектуры. Сегодня это эффективный способ повысить несущую способность здания при увеличении нагрузки и незаменимое средство для сохранения исторических зданий посредством усиления старых фундаментов.
Спектр представленного на российском рынке оборудования достаточно широк и включает в себя как малогабаритные машины, типа УКБ, весом всего до 500 кг, так и большие установки, весом до 20–25 тонн. Существующее оборудование позволяет проводить работы на любых строительных площадках и при новом строительстве, и из подвалов существующих зданий и в производственных помещениях.
В России не так много специалистов по технологии струйной цементации, но они есть, поскольку популярность технологии растет. Большая часть компаний располагает 1–3 установками. В нашей компании сейчас работает 21 действующий комплекс для струйной цементации. Можем с уверенностью заявить, что на сегодняшний день компания «Нью Граунд» является самым крупным игроком на рынке этих услуг.
География нашей работы включает множество регионов — от Мурманска до Владивостока. Наши специалисты — настоящие профессионалы своего дела, с профильным образованием и большим опытом работы в этой сфере. Мы предоставляем полный комплекс услуг от инженерно-геологических изысканий до проектирования и реализации строительно-монтажных работ.
К сожалению, все еще не все строительные компании на рынке знакомы с технологией струйной цементации, но интерес к ней явно растет. Мы считаем, что в будущем она будет развиваться все активнее.
К примеру, технология может быть эффективно использована в районах, где строительство проводилось на вечномерзлых грунтах. В связи с повсеместным изменением климата и растеплением грунтов здания могут начать давать неравномерную осадку, и как раз для стабилизации осадок может прийти на помощь jet-grouting. Кроме того, в современных мегаполисах плотность застройки постоянно возрастает и все чаще необходимо оборудование, позволяющее работать в стесненных условиях, что опять-таки характерно для струйной цементации.
Новые СП — новая эффективность
Модернизация нормативной базы — одна из застарелых проблем строительной отрасли, что находит отражение и в критике со стороны руководства страны. Тем более важно появление каждого нового нормирующего документа, особенно в столь важной сегодня сфере, как развитие транспортной инфраструктуры.
С 1 июля 2021 года вступили в действие актуализированные СП 35 «Мосты и трубы» и СП 122 «Тоннели железнодорожные и автодорожные», регламентирующие проектирование и строительство транспортных сооружений.
Работа по актуализации стандартов организована ФАУ «ФЦС» и выполнена АО «ЦНИИС» и ООО «Мастерская Мостов» при участии специалистов ООО «ИЦ "МИТ"», АО «Дороги и мосты», «Мостотреста».
Актуализация Сводов правил стала очередным шагом в модернизации нормативной базы. Еще в 2010 году вместо устаревших СНиПов были, в частности, разработаны СП35 по проектированию мостов и водопропускных труб и СП122 по проектированию железнодорожных и автодорожных тоннелей. «Вобрав все самое фундаментальное из СНиПов Своды правил во многом улучшили ситуацию в проектировании мостов и тоннелей и дали возможность проектировщикам разрабатывать в том числе уникальные сооружения, как вантовый мост на о. Русский (с пролетом 1 км!), тоннели Московского метрополитена, Лефортовский тоннель и Строгинские тоннели в Москве», — вспоминает заместитель генерального директора АО «ЦНИИТС» по научной работе Юрий Новак.
При этом он отмечает: практика показала, что документы такого уровня должны пересматриваться на регулярной основе. «Был выбран срок пересмотра СП — пять лет, который позволял пройти для утверждения той или иной инновационной продукции весь путь от идеи через эксперимент, опытное проектирование и строительство до массового применения. В 2012–2015 годах, в 2020 году были подготовлены вторая и третья редакции этих СП», — говорит эксперт.
СП 35
Работа по актуализации нормативных документов велась при активном участии Минтранса России, Росавтодора, ТК 418 «Дорожное хозяйство». «Пересмотру нормативов предшествовало проведение нескольких прикладных научных исследований, а также аккумуляция результатов опытного проектирования и строительства целого ряда объектов, например, Крымского моста», — со своей стороны отмечает замглавы Минстроя РФ Сергей Музыченко.
«Основные задачи, которые решались при разработке изменений в СП 35, это: актуализация взаимосвязей с обновляемой нормативной базой в части новых материалов и разработанными новыми нормативными документами, уточнение методов расчета и конструирования железобетонных элементов, а также учет разработанных ранее специальных технических условий», — рассказывает заместитель технического директора ООО «Мастерская Мостов» Николай Новак.
По его словам, прежде всего следует отметить большую группу изменений, связанных с расчетом и конструированием железобетонных конструкций, в том числе добавлено приложение по расчету сечений с учетом диаграмм деформирования материала. Также обновились требования к габаритам, тротуарам, к проектированию водоотвода и мостового полотна, а также иные крайне важные положения.
Юрий Новак перечисляет следующие ключевые новации СП 35:
- Включены требования по современным методам расчета конструкций мостов на основе нелинейного подхода учета работы материалов, что даст возможность более грамотно проектировать мосты.
- Разрешено применение фибробетона в мостовых конструкциях. Фибробетон в отдельных элементах мостовых сооружений весьма важен, несмотря на его повышенную стоимость в сравнении с обычным гидротехническим (мостовым) бетоном.
- Разрешается применение арматуры классов А500 и А600 по ГОСТ 34028, а также арматуры с периодическим профилем поверхности, имеющим многорядное расположение поперечных ребер, классов А500СП, Ау500СП и Ав500П как имеющую повышенные характеристики сцепления с бетоном, арматура указанных типов давно (более 30 лет) применяется в промышленно-гражданском строительстве, теперь ее можно использовать в мостах.
- Разрешается применение высокопрочных болтов, гаек и шайб из атмосферостойкой стали марки 40ХГНМДФ. Мосты строят сегодня и в морских условиях, поэтому атмосферостойкость очень актуальна сегодня для России.
- Для свайных фундаментов опор допускается применение стальных свай, погружаемых с открытым концом без выемки грунта из цилиндрической электросварной прямошовной трубы диаметром до 3000 мм. Эту возможность и экономическую целесообразность доказало строительство моста на полуостров Крым.
«В целом разработанные изменения позволят более гибко вести проектирование и сократить сроки прохождения органов экспертизы», отмечает Николай Новак. «Новые требования дадут возможность улучшить качество проектирования мостов, что позволит повысить надежность и долговечность сооружений. Кроме того, нововведения за счет повышения уровней безопасности при строительстве и эксплуатации сооружений в соответствии с требованиями закона № 384-ФЗ обеспечат снижение затрат на ремонт на 5–10% за счет увеличения межремонтных сроков. Модернизация мостовой строительной отрасли путем внедрения передовых и отмены устаревших технологий даст повышение темпов строительства за счет применения прямошовных труб в фундаментах на 15% (исключительно для больших мостов)», — дает более развернутую оценку Юрий Новак.
СП 122
Одним из наиболее важных результатов изменения СП 122 «Тоннели железнодорожные и автодорожные» является повышение уровня безопасности при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей и сохранность окружающей застройки.
Юрий Новак называет следующие основные новеллы норматива:
- Приведены дополнительные требования по определению нормативных и расчетных характеристик грунтов при поведении инженерно-геологических изысканий, составу данных для выполнения геотехнических расчетов, что важно особенно применительно к сложным геологическим условиям современного тоннелестроительства.
- Введены положения по видам и выбору ограждающих конструкций котлованов, в том числе современных методов крепления строительных котлованов в условиях плотной городской застройки и интенсивного уличного движения, что отработано в крупных городах-миллионниках.
- Введены требования по сооружению тоннелей с опережающей крепью в виде экрана из труб и современной технологии микротоннелирования, что актуально для пересечения дорог со строительством тоннелей под насыпью.
- Введены новые положения по использованию специальных способов работ при сооружении транспортных тоннелей в условиях неустойчивых водонасыщенных и нарушенных скальных грунтов, укреплении оснований и фундаментов зданий, попадающих в зону строительства, ликвидации аварийных ситуаций, возникающих в процессе строительства.
- Определены требования по устройству притоннельных сооружений способом опускных секций, что является новым словом в проектировании и строительстве тоннелей.
- Уточнены ссылки на нормативные документы по противопожарной защите тоннелей и тоннельных переходов, добавлены требования к пожарной безопасности строительных конструкций.
Внесенные изменения упрощают и ускоряют процессы проектирования, а также во многих случаях позволяют отказаться от разработки специальных технических условий. Внесенные изменения также ориентированы на гармонизацию нормативных требований с европейскими и международными стандартами.
«Обобщенные технико-экономические показатели по применению новых материалов и технологий при проектировании и строительстве тоннелей ориентировочно составляют: сокращение стоимости строительства на 15–20%, сроков строительства на 15–25%, эксплуатационных расходов — на 30%», — отмечает Юрий Новак.
По его словам, принятие и широкое внедрение новых нормативных документов позволит строить новые и ремонтировать уже действующие сооружения транспортной инфраструктуры более надежно, быстро и экономично. «Все нововведения в СП35 и СП122 прошли общественные слушания и получили одобрение у ведущих специалистов-практиков — как проектировщиков, так и строителей», — добавляет эксперт.