Строительство тоннелей
Строительство тоннелей и прочих подобных подземных систем — одно из главных инфраструктурных решений любого крупного города. Это технология, которая позволяет выполнять сразу много решений на глубине: разгрузить городские улицы, организовывать автомобильные развязки, создавать альтернативные наземным дорогам транспортные системы, такие как метро в Москве.
Также тоннелестроение позволяет делать путепроводы в местах со сложным ландшафтом, где без них приходилось совершать длинные объезды. И даже соединять целые острова между собой или с континентальной частью. Таким образом, усилиями инженеров людям удается экономить много времени и денег, оптимизировать экономическую систему городов и стран. Давайте выясним, как правильно планировать и прокладывать тоннели, какие существуют инновационные проекты и современные способы проходок. А также, с какими проблемами можно столкнуться во время строительства, и как их решить.
Современные технологии возведения тоннелей
Технологический процесс строительства тоннелей в России и мире со временем только совершенствуется, но некоторые постулаты подземных инженерных проектов остаются неизменными, потому что они эффективны и проверены временем. Например, делить возведение тоннелепроходов на два основных способа: открытый и закрытый.
Метод открытого строительства применяют в том случае, когда нужен тоннель мелкого заложения (обычно не ниже 20 м под уровнем поверхности). У этого метода есть как плюсы, так и минусы. Из преимуществ можно отметить экономическую выгоду по сравнению с закрытым способом. В то же время от инженеров потребуется учитывать все основные коммуникации над самим тоннелем, а также дороги. Это усложняет задачу, иногда вынуждая перекладывать их.
Строительство открытым способом ведется посредством вырывания котлована, который засыплют землей обратно после окончания работ. Также на этом уровне нередки грунтовые воды, и для защиты от них нужно построить специальных слой гидроизоляции.
Второй способ строительства тоннелей — закрытый. В отличие от предыдущего метода, он может применяться как на малой высоте, так и при глубине более 20 м. Типичный пример прокладки тоннелей закрытого типа — строительство метро. Чтобы начать проходку, инженерам нужно создать систему из шахт и проходов. Также обязательно установить лифты и подъемники, которыми персонал и строительные машины доставляются под землю. С их же помощью налаживается постоянные поставки материалов вместе с выведением грунта и прочего мусора.
Если использовать закрытый метод строительства, придется потратить больше средств, однако это открывает более широкие технологические возможности. Во-первых, таким способом не нарушается целостность внешней коммуникационной и транспортной системы, находящейся значительно выше. Во-вторых, уже организовав первоначальную шахту и доставив туда строительную технику, включая тоннелепроходческий щит, можно делать проходку на длину значительно больше, чем открытым типом.
Построение ступенчатым методом
При этом способе строительства тоннелей необходимо первым делом выкопать верхнюю секционную часть. Приступать к извлечению породы в нижней половине нужно после того, как будет достигнута определенная длина отверстия. После этого верхняя и нижняя секции начинают идти параллельным путем. Ступени можно поделить на 3 основных размера: короткая, длинная и очень короткая. В современном строительстве в зависимости от сложности проекта количество ступеней может быть три и даже больше.
Преимущество выкапывания тоннеля ступенчатым способом состоит в высокой скорости проходки, а также обеспечении обширного пространства для строительных маневров. При этом количество нарушений в окружающих среде из-за интерференции двух параллельных операций по изъятию грунта может повышаться. Тем не менее, стабильность поверхности выемки повышается благодаря наличию ступеньки.
Кольцевая выемка с основным грунтом
В этом методе строительства тоннеля важно подобрать правильный метраж для круговой выемки. По правилам, основной грунт в ней должен составлять более половины от совокупной площади проема. Как только проводятся земляные работы, нужно сразу устанавливать опоры стального каркаса и анкера для распыления. При этом опорные рамы соединяются между собой стальными стержнями.
В этом способе проходки проблемой может стать низкое качество породы, дающее короткий срок самостабилизации перед грунтовым изъятием. Чтобы защитить конструкцию, нужно обустроить предварительную поддержку, как того требует проектная документация.
Метод по соседству
Его также называют методом с центральной диафрагмой, или просто «CD». Это способ прокладки тоннелей, по которому необходимо выкопать одну сторону, затем возвести среднюю стену, и только после этого приступать к выкапыванию второй стороны тоннеля. Данный технологический процесс применяют, когда тоннель с двойной линией имеет большой пролет, а окружающая порода скал достаточно слабая.
Способ перекрестного соседа
Другое название — способ с поперечной центральной диафрагмой «CRD». Также как и предыдущий, он применим в тоннелях, имеющих большой пролет, и прокладываемых в условиях слабой скальной породы. Отличие заключается в том, что вместо последовательного выкапывания сначала одной, а затем другой стороны, в этом способе выемку делают попеременно с обеих сторон небольшими частями.
Также по центру устанавливается средняя стена. Эта перегородка с диафрагмой подстраивается по ходу вскрытия новых участков породы с обеих сторон, пока не будут выкопаны последние части. Снимать среднюю поддерживающую стенку нужно только после закрытия всей секции с установлением стабильности.
Пилотная яма с двойной стенкой
Суть данного метода заключается в том, чтобы продольно разделить вес участок на 3 части двумя перегородками. В итоге в поперечном сечении прохода образуются две отдельные стороны — пилотные ямы. А центральный участок тоже можно условно поделить на пару составляющих: ступени снизу и основной грунт сверху.
Основные этапы строительства
Прокладывание тоннелей — сложный процесс, включающий много инженерно-технологических этапов. Однако первым из них всегда должен быть исследовательский. Любой тоннель проходит в определенной толще земли, которая имеет сложный состав, включает в себя разные слои, может содержать подземные воды и прочие геологические факторы. Поэтому перед началом любых строительных шагов требуется определение, где и как в данной местности допустимо вести раскопки, чтобы не допустить ошибок.
Этап подготовки
Геологическое обследование участка подразумевает комплекс различных мероприятий, а выводы делаются на основании суммирования всех результатов. Вот из каких видов исследований состоит анализ строительного участка:
- Изучение документации. Включает в себя ознакомление с любой доступной литературой, геологическими картами местности, отчетами других специалистов.
- Геофизические методы. Например, георадар и сейсмические показатели, электромагнитное обследование, проверка удельного сопротивления.
- Проба через бурение скважин. Из них можно достать образцы местной почвы и горной породы, чтобы затем испытать их в лаборатории.
- Выкапывание ям для визуального осмотра.
- Картирование полей для выяснения геологических структур и прочих важных для сооружения особенностей.
Также по ходу строительства используют различные узконаправленные инструменты, которыми измеряют производительность грунтов: пьезометр, тензодатчик, инклинометр.
Закончив исследовательскую работу, инженерам на ее основании требуется составить технический проектный план. Здесь создаются чертежи будущего тоннеля и его коммуникаций. Основные параметры проходки: длина, диаметр, метод возведения, условия безопасности и т.д. После этого нужно подготовить строительную площадку. В рамках этого монтируются временные конструкции, доставляется техника, строятся шахты, проходы и бункеры.
Этап проходки
Когда подготовка прошла успешно, начинают непосредственно прокладывать участок тоннеля. Это может быть открытый метод с траншеей и котлованом, или закрытый — путем тоннелепроходческого щита. Разница между ними, как правило, определяется глубиной заложения, а также ожидаемыми финансовыми затратами и временем. На данном этапе строители делают все действия, позволяющие отделить и удалить твердую породу.
Затем следует укрепление пролетов, ведь сама по себе горная порода очень нестабильна, способна обваливаться и давать трещины. Укрепляют проход в несколько стадий. Сначала первичной конструкцией по мере продвижения, которая потом будет удалена. После этого делают уже окончательную отделку железобетонными блоками вместе с изоляцией от грунтовых вод. Делается дренаж.
Отделка и коммуникации
После завершения основного этапа строительства, особенно если в тоннеле должна проходить дорога для автомобилей, следует облагораживание внутренней территории. Нужно проложить кабели для электрификации, создать по всей длине вентиляционные шахты, источники освещение, канализацию, системы снабжения водой и прочее. Особенно такое благоустройство требуется в тоннелях с большой длиной, где транспорт может проводить не одну минуту.
Также нужны противопожарные системы и другие, которые нужны для безопасной эксплуатации перегона. Дополнительно нужны различные датчики, чтобы мониторить состояние тоннеля: деформацию, вибрацию и т.д. Только после этого можно делать финальную облицовку, красить стены и вводить тоннель в работу.
Проблемы современного тоннелестроения
В процессе строительства тоннелей недопустимо совершать ошибки, которые могут привести к возникновению трещин, обсыпанию неустойчивой почвы, подтапливанию и обрушению несущих конструкций. Такие проблемы способны превратиться в настоящую катастрофу, если внутри находятся сотни и тысячи людей как, например, в метрополитене. Факторов риска может быть множество, особенно наличие водоемов поблизости, которые влияют на геологические свойства на километры вокруг. Ярчайший пример таких сложностей — московское метро, многие станции которого и перегоны между ними прокладывают рядом с одноименной рекой столицы, а также ее притоков.
С не меньшими проблемами сталкиваются и тоннели для авто. Как правило, этот тип подземных магистралей не опускается ниже уровня почвы, а проходит внутри гор и холмов. Здесь главным фактором риска выступает наличие над проходкой десятков метров горной породы. Некоторые ее виды не являются достаточно устойчивыми и склонны к осыпанию, оползням как, например, известняк. Это требует от инженеров и строителей целого комплекса защитных и укрепляющих мер, чтобы структура местности оставалась стабильной, а сам километровый тоннель не раздавило тяжестью земли.
Вот перечень основных проблем и вопросов, с которыми сталкиваются компании по прокладыванию тоннелей, а также варианты ответов на них и принимаемых мер:
- Цель сооружения. Есть много видов тоннелей по предназначению, и от конкретного типа будут зависеть все дальнейшие технические характеристики.
- Геологические и технические особенности. Сбор данных и анализ всего, что связано с подземной местностью и ее составом: выявить разломы, грунтовые воды, устойчивость и прочность породы и т.д.
- Выбор методов строительства. После исследований инженерам предстоит решить, какой способ выполнения проходки подойдет. В прокладывании тоннелей можно использовать не только классические тоннелепроходческие машины (ТПМ) и СЭМ, но также буровзрывной метод.
- Выравнивание тоннеля. Включает в себя комплекс мер по минимизации влияния подземного инженерного сооружения на другую надземную инфраструктуру и соседние коммуникации, а также защиту самого прохода от факторов окружения.
- Поперечное сечение. Этот параметр тоннеля нужно определить, прежде всего, исходя из назначения постройки. Если он является транспортным, то важно также учитывать ожидаемый трафик и другие нагрузки. В зависимости от условий и желания застройщика сечение тоннеля может быть круглым, эллиптическим, в форме подковы, прямоугольным.
- Обеспечение поддержки при строительстве. Чтобы во время проходки и других этапов строительства стабилизировать местность, требуется обделка системой поддержки.
- Циркуляция воздуха. Тоннель не сможет нормально функционировать без продуманной системы вентиляции. Это важно не только для людей внутри, но и для некоторых материалов. Вентиляция избавляется от углекислого газа и доставляет с поверхности свежий воздух, богатый кислородом.
- Решение проблемы грунтовых вод. Также потребуется система дренажа, иначе тоннель будет страдать от накапливания поземной жидкости. Обязательное мероприятие поблизости с озерами, реками и прудами.
Также нельзя забывать, что одно из основных мест тоннеля, проходящего через рельеф местности — вход. Ему следует уделять особое внимание, потому что в данном месте всегда есть риск обрушений и оползней, которые способны заблокировать выход для людей и машин. Чтобы избежать этого, в районе входов требуется обустройство укрепляющей конструкции, защитных козырьков и рам и т.д.
Напоследок проблема, которая главным образов волнует застройщика — определение стоимости проекта. Итогом проектирования тоннеля должна стать оценка затрат с учетом всех используемых материалов, ожидаемых сроков, количества задействованных людей, разнообразия строительной техники и многого другого.
Импортозамещение в строительстве тоннелей
В последнее время страна поставила ключевой задачей обретение как можно большей самостоятельности и независимости от иностранных поставщиков. Особенно это важно в сфере инженерного строительства. Вместе с тем поменялись тенденции импортозамещения. Раньше упор делался на создание отечественного высокотехнологического комплекса и IT-технологий. Теперь же возникла острая необходимость в качественных домашних материалах, технике и комплектующих к ней.
В этой сфере у нас до сих пор существует неравенство между разными сегментами. Если широко используемые материалы имеют большую долю именно среди российского производства, то более сложные и дорогие системы до сих пор закупаются у других стран, особенно в Европе. Дефицит отечественного производства наблюдается в устройствах:
- кондиционирования и вентиляции;
- пожарной безопасности;
- систем оповещения;
- средства автоматического управления;
- насосы и оборудование к ним.
Все эти устройства имеют непосредственное отношение к строительству тоннелей. Поэтому нужно развивать домашний рынок производства сложных инженерных систем.
Инновационные проекты
В рамках представления новых технологий и инноваций, а также для обмена опытом большой значимостью обладают международные выставки. В сфере тоннельной инженерии такое важное событие происходит осенью 2024 года в Берлине — InnoTrans 2024. Там свои революционные проекты представят около 30 технологических компаний из разных стран.
Одним из ключевых вопросов выставки является экологическая безопасность используемых материалов. Среди новинок можно заметить проект 55-километрового тоннеля между двумя горными регионами Австрии, современные системы кабельной прокладки, план строительства высокоскоростной подземной ж/д в Египте. А итальянская строительная фирма презентует новейшее оборудование для прокладки тоннелей, повышающее скорость проходок.
Дорожное строительство
Тема дорог в России актуальна во все времена. Как должны строится дороги, в чем причины неудовлетворительного покрытия, какие технологии перспективны разберем в статье.
Дороги общего пользования классифицируют по материалу покрытия:
- Цементобетонные. Основой вяжущего материала в наружном покрытии выступает бетон. Преимущество цементобетонных дорого длительный срок эксплуатации. При соблюдении всех норм строительства и использования ремонт цементобетонному полотну потребуется не ранее 20 лет. Дороги с использованием бетона прокладывают двумя способами:
- Заливным. Готовую бетонную смесь заливают в заготовку дорожного полотна. Бетон набирает прочность и формирует монолит покрытия. У этого метода есть существенные недостатки. Работы можно вести только при положительных температурах выше 50С. При температуре воздуха ниже 5 градусов скорость схватывания бетона резко снижается или прекращается вовсе.
- Укладкой железобетонных плит. Предварительно напряженные изделия в форме плит укладываются по всей длине строящегося участка. Недостаток дорог из железобетона в том, что если не выдержать нормы по обустройству основания, плиты со временем начнут расходится; отдельные элементы будут утапливаться, и возникнут перепады высот на стыках плит. Усугубляет нарушение целостности дорожного полотна большегрузная техника. Справедливости ради стоит отметить, что современные технологии строительства дорог с использованием преднапряженного бетона позволяют создать прекрасные, долговечные и недорогие трассы. Цена километра дороги из ж/б плит до 50% ниже, чем из асфальтобетона.
- Асфальтобетонные. В основе вяжущего материала внешнего слоя выступает асфальтобетон- искусственный строительный материал. Представляет собой смесь из битума и минеральных заполнителей: песка, щебня, гравия. Для улучшения качественных показателей в асфальтную смесь могут добавляться дополнительные ингредиенты: полимеры, резиновая крошка.
Технология строительства дороги
Если рассматривать соотношение бетонных и асфальтированных дорого, то Россия на 98% покрыта асфальтобетонным полотном, бетонное покрытие составляет 2%. Поэтому далее речь пойдет о строительстве асфальтобетонных дорог. Стоит признать, что мировая практика доказала наилучшую эффективность бетонного покрытия. Возведение дорожного полотна высокотехнологичный и ответственный процесс, который состоит из нескольких этапов:
- Инженерные изыскания. Прежде чем приступить к работам по строительству транспортной артерии, необходимо провести инженерные изыскания:
-Топографические. Будущая трасса прокладывается на картах. Размечается местность.
- Геодезические. Выверяются координаты. Снимается профиль рельефа.
- Геологические. Обязательно проводят анализ грунта и исследуют насколько глубоко залегают водоносные пласты.
- Экологические. Проводят исследования экологических факторов, и взаимодействие объекта с окружающей средой. Вырабатываются меры по минимизации воздействия и нанесения вреда природе.
- Подготовительные работы. На размеченном участке расчищают территорию от деревьев и кустарников. Снимают верхний слой почвы. Подготавливают технологические подъезды. Переносят коммуникации. Подвозят сырье технику для строительства. Корректируют ландшафт: где необходимо возводят насыпи, а где того требует архитектурный план срезают холмы. До строительных работ продумывают систему водоотведения со строительной площадки. Особенно это важно, когда стройка планируется на глинистых грунтах.
Конструкция современной дороги представляет собой технологичное многослойное сооружение. В общих чертах выглядит так:
- Геотекстиль
- Песчаная подушка
- Георешетка
- Щебень
- Асфальт
- Подготовка основания. После того как снят плодородный слой почвы, грунт тщательно утрамбовывают. На подготовленную почву укладывают геотекстиль.
Геотекстиль - специализированный строительный материал, который предназначен для армирования дорожного полотна, отведению влаги; препятствует перемешиванию природного грунта и песчаной подушки, тем самым не допускается проседание дорожного полотна. Использование геотекстиля обеспечивает ряд преимуществ:
- Геотекстиль, в виде нетканых синтетических материалов, имеет продолжительный срок службы, равный 25 лет и более. Другие армирующие материалы, например, металлосетки не способны обеспечить такого срока. Применение геотекстиля продлевает срок службы автодороги и отодвтгает время проведения капитального ремонта.
- Геосинтетика, при условии соблюдения технологии укладки, не позволяет просыпаться в почву, смешиваться с грунтом насыпным материалам, что приводит к экономии и снижении стоимости сметы.
- Дорожные нетканые материалы универсальны в применении. Работают вне зависимости геологической структуры грунтов и температурных режимов эксплуатации, не подвержены коррозии и стойки к воздействию агрессивных химических сред. Отлично обеспечивают гидроизоляцию и водоотведение избыточной влаги.
- Не оказывают вредного влияния на окружающую среду.
Геотекстиль раскатывается вручную в заблаговременно установленную опалубку. Швы материала необходимо сваривать для формирования целостного покрытия участка.
Песчаная подушка необходима для дренирования влаги и для равномерной передачи нагрузок на грунт. На значительной части нашей страны грунты слабо приспособлены для строительства дорог. И благодаря климату подвержены морозному пучению. Это явление вознивает во влагонасыщенных почвах. Замерзая, грунт увеличивается в объеме и вздыбливает поверхность почвы. Это может отрицательно сказаться на целостности дорожного полотна. Предотвращает эффект морозного пучения наличие песчаной подушки и системы дренажа.
Песок утрамбовывают пневмовибраторами и гидрокатками массой 5-6 тонн. Для лучшего уплотнения песок поливают водой.
На подготовленный слой песка укладывают георешетку. Это относительно новое технологическое решение в строительстве дорог, но весьма эффективное. Георшетка представляет собой полимерную конструкцию ячеистого типа. Выпускается в плоском и объемном виде. Высота ребра в объемных решетках колеблется от 50 до 200 мм. Полимерная решетка в дорожной конструкции выполняет следующие функции:
- Предотвращает проседание щебня в песчаную подушку.
- Дополнительно армирует конструкцию. Щебень, набиваясь в ячейки формирует жесткую, объемную структуру, способную выдерживать динамические нагрузки.
В зависимости от технологии используют под дорожное покрытие применяют основания:
- Щебеночные. От качества материала основания зависит долговечность дороги. Поэтому для щебеночных оснований выбирают материал, который обладает достаточной твердостью на сжатие и будет, не разрушаясь, воспринимать запланированные нагрузки автотранспорта. Щебеночное основание допускается укладывать в любую погоду. Не требует особых условий хранения. Поэтому работы по обустройству щебеночного основания можно вести в любое время года. Щебень в рамках границ будущей дороги уплотняют тяжелыми катками. При этом происходит саморасклинивание элементов основания. Чем плотнее будет утрамбован слой, тем жестче и надежнее будет инженерно-строительная конструкция. Допускается насыпать основание двойным слоем. Нижний слой из крупнофракционного щебня, верхний слой из более мелкого. При укатке происходит заполнение свободного пространства, увеличивается плотность основания.
- Песчано-щебеночные. Универсальные смеси, которые пригодны для строительства любых типов дорог. За счет присутствия песка обеспечивается плотная укладка, не остается свободного пространства для скапливания жидкости и образования воздушных карманов. Эти дефекты приводят к образованию трещин в ходе эксплуатации и способствуют разрушению полотна.
- С использованием вяжущего материала. Такие основания называют еще черным щебнем, так как это представляет собой смесь щебня и битумных материалов. Укладывается горячим и холодным способом. Присутствие битумных эмульсий обеспечивает водоотталкивающий эффект и монолитность структуры. Такие основания отлично работают в зонах с резкими перепадами температур. Во всех случаях основания уплотняются согласно правилам, прописанным в строительных нормах.
Укладка покрытия
После укладки щебневого основания требуется проливка битумной мастикой. Это обеспечит надежное сцепление наружного слоя с основой. Асфальтобетонные смеси поставляются к участку проведения работ самосвалами с АБЗ- асфальтобетонных заводов. Чтобы сэкономить на эксплуатации транспорта и сократить время доставки, применяются мобильные АБЗ, которые способны производить требуемое количество материала в непосредственной близости от объекта.
Технология выработки асфальта проста: необходимо разогреть битум и смешать в нужных пропорциях ингредиенты смеси. В состав смеси входит песок, гравий, мелкозернистый или среднезернистый щебень, битум.
Привезенную смесь разравнивают вручную или при помощи асфальтоукладчиков. Одной тонны асфальтобетона достаточно, чтобы покрыть 10 м2 поверхности толщиною в 4 сантиметра.
Качество дорожного покрытия зависит от уплотнения асфальтобетонной смеси. И тут важно, чтобы температура состава была не ниже определенной технологией. Если смесь остыла ниже, чем на 50-600С от требуемой, то уплотнить состав до нужных величин сложно или невозможно вовсе. Нижний предел рабочей температуры смеси составляет 105-1200С. Уплотнение является конечной операцией по укладке верхнего слоя дороги. Трамбуется и уплотняется асфальт методом укатки и вибрации. После операции уплотнения меняются свойства асфальтобетона:
- Повышается плотность материала. Соответственно возрастает жесткость и сопротивляемость истиранию.
- Минимизируюется количество пор, где может скапливаться влага. Покрытие приобретает морозостойкость и влагоотталкивающие свойства.
- Укрепляются физические и физико-химические связи между частицами, что делает покрытие долговечным.
- Плотный асфальт меньше подвержен продавливанию в ходе эксплуатации.
В случае недостаточного уплотнения полотна слой асфальта остается рыхлым, что приводит к скорому разрушению дорожного покрытия.
Толщина асфальтового покрытия зависит от назначения автодороги. Малонагруженным дорогам с неинтенсивным транспортным потоком: придомовые, дороги в коттеджных поселках, - достаточно слоя в 4 сантиметра.
Междугородние автомагистрали, по которым интенсивно движется грузовой транспорт требуют трехслойного покрытия с армированием слоев металлической сеткой.
Завершающим этапом строительства автодороги служит нанесение разметки, установка ограждений, обустройство ливневок. От качества перечисленных работ зависит безопасность движения. К сожалению, в России не придают должного внимания качеству разметки или полноценной работе систем водоотведения даже на федеральных трассах. Как результат повышенная аварийность в сырую погоду и в темное время суток.
Контроль качества дорожного полотна
После завершения укладки верхнего слоя требуется время для окончательного набора прочности асфальтобетоном. Через1- 3 дня дорожное покрытие подвергается оценке соответствия нормативным параметрам. Для этого с площади 7000 м2 отбирают не менее 3 образцов не ближе 1 метра от края проезжей части. Образцы, полученные методом кернения или вырубки, доставляют в лабораторию. В лабораторных условиях устанавливается коэффициент уплотнения. При горячем методе укладки коэффициент должен составлять не менее 0,99.
Помимо уплотнения покрытия автомобильную дорогу как инженерное сооружение должны контролировать по:
- коэффициенту сцепления автомобильной шины с покрытием
- ровности полотна
- шероховатости покрытия
- соответствию разметки действующим ГОСТам
- видимости в плане
- организации остановок общественного транспорта и пешеходных переходов
- освещенности опасных участков
- наличию и корректному выставлению дорожных знаков
Дефекты автомобильных дорог
Несмотря на существующую отличную нормативную базу, успешный зарубежный опыт дорожного строительства, Российская федерация медленно и неохотно перенимает успешные технологии. Причина тому закостенелость отрасли, недостаточное финансирование, сомнительные схемы и слабый контроль, низкая ответственность.
Типичные дефекты дорожного полотна:
- Образование колеи. Возникает, когда недостаточно уплотнено основание или использован тонкий слой асфальтобетонного покрытия.
- Просадка полотна. Возможна, когда неверно обустроена система водоотведения. Атмосферной или грунтовой водой постепенно размывается основа. Такой дефект случается, когда гранитный щебень заменяют на известковый. Во-первых, известковый уступает граниту по твердости и прочности на сжатие. Во-вторых, породы, содержащие известняк, подвержены химическому разрушению водой, которая всегда имеет слабокислотную рН- среду за счет содержания угольной кислоты- Н2СО3.
- Образование многочисленных трещин. Применен рыхлый асфальт.
- Вспучивание поверхности. Необустроен должным образом дренаж. Дорожная конструкция подвержена морозному пучению.
- Отслаивание слоев асфальтового покрытия. Нарушена технология укладки асфальтобетонных слоев.
Стоит отметить, что причины каждого дефекта на действующей автомобильной трассе необходимо оценивать глубоко и всесторонне. Возможно, возникновение брака из-за ошибки в геодезии, проекте, некачественном материале, нарушении технологии строительства или совокупности факторов.
Перспективные технологии
Подход к дорожному строительству в России и странах Европы и Северной Америки серьезно отличается. Поэтому некоторые приемы, которые типичны для зарубежья, для нас - будущее.
Перспективным для нашей индустрии дорожного строительства является переход от асфальтобетонной технологии к комбинированной. Это значит, что асфальт укладывается не на щебеночное основание, а на предварительно напряженные железобетонные плиты. Доля таких дорог зарубежом велика. Срок службы в несколько раз выше, чем асфальта.
В Японии строятся дороги с подогревом верхнего слоя. Таким образом японцы решают вопрос обледенения. В качестве теплоносителя выступает горячая вода. Альтернативой выступают дороги с подогревом от солнечных батарей. Генерируемого электрического тока достаточно, чтобы в металлической сетке, заложенной в верхний слой, образовывалось тепло, препятствующее обледенению.
В Нидерландах применяют для разметки светящуюся краску. При температуре воздуха 00С и ниже на разметке появляются снежинки, предупреждающие водителя о возможном гололеде.
Внедрение цифрового моделирования в проектирование и строительство позволит повысить качество дорог, контроль за проведением работ по строительству и ремонту, снизит затраты на объект в целом, повысит безопасность эксплуатации дорожной сети.
Безусловно, описанные нововведения увеличивают стоимость возведения участка дороги. Но в данном направлении нельзя мыслить узко. Если учесть расходы на поддержание работоспособности дороги за 40-50 лет, то выяснится, что освоение новых подходов рационально и экономически выгодно государству:
- Экономия бюджета.
-Увеличится пропускная способность автодорог.
- Сократится время доставки грузов, а это влияет на стоимость товаров.
- Высвободятся ресурсы для строительства и обновления новых дорожных нитей.
- Поднимется инвестиционная привлекательность автомобильных перевозок.
- И главный момент, возрастет безопасность эксплуатации дорог.
Все это возможно только при изъявлении политической воли, принятия законодательных инициатив, направленных на пересмотр подхода к дорожному строительству, государственной поддержке новаторских научных разработок.
Звукоизоляция
Уровень комфорта жилья складывается из разных субъективных факторов, которые создают приемлемые условия нахождения в жилом помещении. К ним относят: температуру, влажность, планировку, вид из окна, удобство эксплуатации и многие другие. Не на последнем месте стоит уровень шума. Шум - постоянный спутник жителей городов. Некоторые люди привыкают к посторонним звукам, доносящимся от соседей и с улицы. Но большинство решительно настроены на обеспечение тишины в собственном жилище. Дискомфорт людям, как правило, доставляют не посторонние звуки, а превышение субъективного уровня восприятия шумов. Для каждого человека этот показатель индивидуален. Тем не менее в СанПиН установлены допустимы нормы по шуму в жилых помещениях. Максимальный уровень постоянного звукового давления не должен превышать 40 Дб, а звук от ударного воздействия 55 Дб.
Виды шумов
Возникновение звука или шума связано с появлением колебаний определенной частоты в физической среде под воздействием внешних источников. К источникам бытовых шумов относят любую бытовую технику, электронику, всевозможные механизмы и самого человека. Физическая среда- это среда распространения звуковой волны: материал строения или воздух.
В зависимости от среды распространения шумы делят на:
- Воздушные. Возникают в пространстве в следствии распространении звуковой волны по воздуху. Примером служит громкий разговор, плач ребенка, шум проезжающего автомобиля или поезда, громкая музыка и так далее.
- Ударные. Этот вид шумов образуется в материалах строения при непосредственном механическом воздействии на стены, пол, окна, потолок, двери. И от них передается в пространство. Это, всем знакомый, звук работающего перфоратора, перемещение мебели, танцы, стуки по батареям отопления и прочее.
- Структурные. Разнородные шумы- вибрации, которые передаются через элементы конструкции здания. Например, работающая вентиляция, неправильно установленная стиральная машина.
Если звук в воздухе распространяется примерно одинаково, то различные вещества проводят звуковые волны по-разному. От этого зависит звукоизоляция и шумопоглощающая способность здания в целом и элементов квартиры в частности.
Какие дома «тише»
При выборе жилья, если минимальный уровень шумности является определяющим, то необходимо обратить внимание на материал и период постройки здания.
- Дома сталинской и до сталинской эпохи. В начале 20 века дома строились из кирпича, отапливались дровами и углем. Поэтому, чтобы дом был теплый, строение должно было иметь толстые стены и потолки. Межэтажные перекрытия обустраивались при помощи металлических балок и деревянной обшивки. Между слоями потолочной обшивки засыпалась земля, что служило великолепной шумоизоляцией.
Дома, возводимые по проектам с 1933 по 1960 год, получили название «сталинки» Возводились постройки из красного или силикатного кирпича. За счет толстых наружных и межквартирных стен обладают отличной звуконепроницаемостью.
Дома начала двадцатого столетия и по начало панельного строительства наделены наилучшими звукоизоляционными характеристиками.
- Панельные. Панельные дома, построенные до внедрения технологии «теплая панель», имеют посредственный уровень шумоизоляции за счет неплотного примыкания панелей, тонких межэтажных перекрытий и межквартирных стен. Справедливости ради стоит отметить, что панельные дома, в которых произведен капитальный ремонт: герметизированы швы, проложен утеплитель, нанесена штукатурка, оборудован фасад- показывают низкий уровень шума, проникающего снаружи.
- Современные кирпичные дома не имеют такой звукоизоляцией как «сталинки», но являются самыми «тихими» среди существующих типов строений.
- Монолитные здания. Самые «звучные» в рейтинге. Несущие железобетонные конструкции пронизывают постройку сверху до низу. Железобетон отлично передает ударно-звуковые нагрузки на весь дом. Звуковые волны способны поглощать наружные и межквартирные стены из вспененного бетона и кирпича. Тем не менее в таких домах требуется дополнительная шумоизоляция для комфортного проживания или удаленной работы.
Звукоизолирующие материалы
Для того чтобы успешно бороться с акустическими раздражителями необходимо правильно подбирать материал по показателям звукоизоляции и звукопоглощению.
Звукопоглощение - это коэффициент разности энергий падающего звука и отраженного. Напрямую зависит от плотности материала. При коэффициенте 1 энергия падения звука равна энергии отражения. Случай нереальный, но при достижении такого показателя в помещении будет продолжительное эхо. И наоборот, чем ближе показатель к нулю, тем сложнее уловить отражение звука- эхо, и тем тише будет в соседних помещениях, так как энергия звука распределена в среде, преградившей путь звуковой волне. Энергия звука успешно гасится высокопористыми, низкоплотными материалами. На основании этих выводов материалы для обеспечения акустического комфорта делят на:
- Твердые. Коэффициент звукопоглощения составляет 0,5. Плотность составляет до 400 кг/м3. К ним относят такие материалы как вермикулит, гранулированная минеральная вата, перлит и другие.
- Полужесткие. Сюда относится продукция, имеющая пористое строение. Например, пенополиуретан, пенополистирол. Имеют коэффициент 0,5-0,75, и плотность от 85 до 130 кг/м3.
- Мягкие. В эту группу входят непрессованные минеральные и стекловолокнистые, войлочные материалы. Способность поглощать энергию звука достигает 95% или соответствует коэффициенту 0,95 при плотности до 0,8 кг/м3.
Следующим показателем, который применяется для подбора изолирующих материалов, выступает индекс звукоизоляции. Рассчитывается лабораторно для каждого вида изделий, и показывает, насколько материал способен снизить уровень шума, поступающего извне. Еще носит название индекс реверберации (Rw), измеряется в децибелах. Чтобы в помещении не было слышно человеческой речи, материал стен, потолка, пола должен иметь Rw не менее 45 Дб.
Сделать полностью бесшумную квартиру очень сложно, и этого не требуется. Более того, к этому нельзя стремиться, так как находясь в помещении и не получая посторонних звуков, у человека развиваются слуховые галлюцинации. Для достижения акустического комфорта достаточно снизить уровень шума до нужного приемлемого уровня. Помогают в этом современные строительные материалы. Промышленность выпускает продукцию в виде звукоизолирующих подложек, на которые впоследствии укладывается теплоизоляция, либо напольное покрытие, так и комплексных звукоизолирующих материалов, способных бороться с ударным и воздушным шумом.
Торговых названий материалов существует великое множество, но все они призваны бороться с тремя видами шумов: структурным, воздушным и ударным.
Звукоизолирующие подложки
Полимерно-битумная мембрана. Состоит из нетканой основы, на которую нанесен слой битума 3-5 мм., модифицированный полимерами и усиленный сеткой из стекловолокна. Задекларирован индекс звукоизоляции 26-39 Дб в зависимости от толщины. Хорошо гасит ударные шумы. Недостатком выступает горючесть материала.
Штапельное стекловолокно. Представляет собой материал из нарезанных и беспорядочно склеенных отрезков стекловолокна. Относится к долговечным материалам, лабораторно установлен индекс звукоизоляции 42 Дб. Не относится к горючим. Недостаточно гасит ударные шумы.
Стекловойлочный холст с односторонней битумной пропиткой. Многокомпонентный материал, состоящий из стекловолокна, пропитанного битумом и слоя войлока. Коэффициент звукоизоляции 23-29 Дб.
Экструдированный пенополистирол. Обладает высоким сопротивлением сжатию, имеет высокие теплоизоляционные характеристики. Способен снижать уровень шумности на 25 Дб. К недостаткам относят высокий класс горючести материала.
Пробкорезиновая подложка. Плитный материал, производится прессованием пробковой и резиновой крошки. Хорошо гасит ударные шумы. Но имеет невысокие показатели по влагоустойчивости. Поэтому нельзя применять в ванных и не рекомендуется на кухнях.
Вспененный полиэтилен. Наименее устойчив к ультрафиолету, способен сильно деформироваться при физических нагрузках. Rw составляет 12-15 Дб.
Шумопоглощающие материалы
Минеральная или каменная вата. Продукт, полученный в результате переплавки шлаков, базальтовых пород при температуре 14000С. Имеет волокнистую структуру. Выпускается в виде плит или матов низкой плотности. Является паропроницаемым материалом, не препятствует естественному воздухообмену. Обладает высоким коэффициентом звукопоглощения 0,8-0,95. Относится к негорючим веществам. Биологически инертна, то есть не подвержена воздействию плесени и грибков.
Стекловолокнистая вата. Продукция, получаемая из стекловолокон разной длинны, скрепленных полимерными смолами. Толщина волокон в плите колеблется от 3 до 15 микрон. Относится к негорючим материалам. Химически и биологически устойчива. Характеризуется максимальным коэффициентом звукопоглощения – 0,9- 0,99. По сравнению с минеральной ватой более легкая.
Звукоизолирующие сендвич-панели (ЗИПС). Эффективны против любого шумового воздействия. Состоят из гипсоволокнистого листа, каменной или стекловолокнистой ваты и элементов крепления к поверхности. Характеристики звукоизоляции и шумопоглощения напрямую зависят от толщины конструкции. Недостатком является значительный вес панели. Использование внутри помещения серьезно скрадывает полезное пространство.
Материалы, работающие против структурного шума
Представляют собой прокладки или составы, которые располагаются между источником шума и примыкающей конструкции.
Виброакустический герметик. Герметик на силиконовой основе. Отлично гасит вибрации, выделяется высоким индексом звукоизоляции- 29 Дб. Обладает великолепной адгезией ко всем строительным материалам. Используется для заполнения швов, трещин, и препятствует распространению структурного шума.
Стеклохолст. По своему строению- тонковолокнистая структура. Выпускается в виде лент разной ширины. Характеризуется высокими показателями шумопоглощения и гашения вибраций.
Эластомерные прокладки для оконных проемов и дверей на клеевой основе. Производятся из мелкопористого пенополиуретана и вспененной резины. Производятся в форме лент и пластин. Монтируются в места примыкания стеклопакетов к оконному блоку, подвижных частях и в дверные проемы для снижения передачи структурных вибраций.
Волокно из кремнезема. Материал получают выщелачиванием натриевосиликатного стекловолокна. Таким образом получается экологичное, негорючее, легкое вещество. Формируя маты, получают материал для устранения причин распространения шумов. Индекс шумоизоляции равен 27 Дб.
Шумоизоляция квартиры
Обдуманный, спланированный подход к шумоизоляции- это половина успеха. Начинать следует на этапе планирования ремонтных работ. Своевременно не включенные в проект работы по шумоизоляции сводят к нулю все последующие усилия по установлению акустического комфорта. Подходить к решению вопроса необходимо структурно. Первое, что необходимо осуществить, создать условия для максимального отражения звуковых волн от внешних стен, дабы воспрепятствовать передаче энергии звука конструкции здания. На следующем этапе нужно спланировать, каким образом обеспечить рассеивание и поглощение звуковых волн, проникших в помещение. Если монтаж внешних материалов по звукоотражению и шумопоглощению в многоквартирных домах возможен только в порядке профилактических мероприятий по улучшению качественных показателей или капитального ремонта, то внутренние работы доступны в любое время.
Полы
Необходимо учесть, что напольные покрытия по-разному передают звук. Ламинат усиливает шум, линолеум, пробковый пол- гасят. Стоит озаботится качественной шумопоглощающей подложкой и возможностью обустройства «плавающего» пола. Это конструкция пола, где внешнее покрытие накладывается на подложку без жесткого крепления к основе (стяжке, лагам). Между стеной и напольным покрытием прокладывается демпферная лента.
Стены и потолки
В современном строительстве для внутренней шумоизоляции стен и потолков используются каркасные и бескаркасные конструкции. Некоторые виды финишной отделке хорошо выполняют роль звукопоглотителей, например виниловые обои. Стоит учесть, что при использовании каркасных конструкций необходимо упразднить акустические мостики. Незакрытый металлический профиль, метизы способны многократно усиливать звуковое давление.
Окна
При шумоизоляции жилища окнам следует уделить достаточное внимание. Старые деревянные окна следует поменять на пластиковые. В идеале с двойным или тройным остеклением с толщиной стекла от 6 мм. При заказе окон оправданно выбирать качественный толстостенный профиль. Отлично оградит от шума инертный газ, если будет закачан в камеры стеклопакетов. Имеет смысл обратить внимание на уплотнитель между рамами и оконным блоком. Через неплотное примыкание в жилье может проникать не только лишний звук, но холод.
Отдельно необходимо рассмотреть ситуацию с проветриванием. Все усилия по выстраиванию акустического комфорта могут быть сведены к нулю, когда в помещении требуется открыть окна. В этом случае необходимо заказывать сложноконструктивные окна с клапанами проветривания. Воздухообмен в комнате происходит даже при закрытых рамах без образования сквозняков.
Заделывать монтажные швы лучше виброгерметиком для предотвращения распространения от окон уличных ударных и структурных шумов.
Двери
Межкомнатные двери служат препятствием свободному распространению звука в квартире. Результат значительно выше, если в конструкции двери не предусмотрены полости, и она выполнена из материалов, поглощающих звуковые волны. Эффективно в борьбе с шумом наличие в дверной коробке притворов, исключающих образование щелей.
К входной двери предъявляют особые требования. Помимо защиты от несанкционированного проникновения, дверь несет теплозащитные и звукоизоляционные свойства. Поэтому ее изготавливают многослойной. Наружный металлический слой хорошо отражает звуковые волны, а внутренне наполнение из минеральной ваты поглощает и рассеивает звуковую энергию. Для лучшей звукоизоляции притворы входных дверей оснащают двойными уплотнителями из вспененного полиуретана.
Советы по звукоизоляции
Не стоит бездумно доверять рекламным баннерам в интернете и роликам, снятым непрофессионалами. В строительных магазинах и на рынках появилось многочисленное количество материалов, обещающих отменную звукоизоляцию: акустические обои, натяжные потолки со звукоизоляцией, шумопоглощающая штукатурка и так далее.
Тут важно понимать какой уровень звука будет приемлем в квартире, и какие фактические показатели в помещении. Вероятнее всего потребуется дополнительная изоляция от ударных и структурных шумов. Немаловажно при выборе обращать внимание на индекс звукоизоляции. Если показатель равен или более 15 Дб, то на эффективность материала можно рассчитывать.
Не стоит отказываться от привычного покрытия- ламината. Можно повысить уровень поглощения звуковой энергии, используя акустические подложки.
Расчеты по звукоизоляции целесообразно доверить профессионалам. Так удастся добиться максимального эффекта и сэкономить средства.
Если это возможно, согласовать с соседями сверху монтаж звукоизоляции их полов. Только так удастся наиболее эффективно бороться с ударными шумами от шагов, падений предметов, перемещений мебели, и в целом позволит изолировать потолок от проникновения посторонних звуков сверху.
Не имеет смысла локально обустраивать зоны шумоизоляции. Это принесет результат в 3-5 Дб. Это сопоставимо с ковром на стене или ковролином на полу. Для того, чтобы добиться наилучшего результата и сделать жилище тихим и комфортным для проживания необходим системный и структурированный подход.