Ноу хау в дорожном строительстве

ТОП-5 инновационных решений в строительстве российских дорог

— На сегодняшний день, по данным экспертов, порядка четверти населенных пунктов России не имеют круглогодичной связи с общей дорожной сетью. Это требует строительства сотен тысяч километров новых дорог местного значения. Как минимум, удвоения объемов дорожно-транспортного строительства в ближайшие пять лет. Без инновационных технологий в решении этой проблемы не обойтись. Топ-5 инновационных решений в дорожном строительстве, по моему мнению, выглядит следующим образом:

1. Усиление слабых грунтов с помощью щебеночных свай.

Новые технологии укрепления грунтов позволяют сократить срок строительства одного километра полотна с 20 до трех дней. Себестоимость такого строительства ниже на 40% по сравнению с традиционным, расход топлива сокращается в шесть раз.

2. Новые виды монолитных бетонных форм покрытия дорог и дорожно-мостовых сооружений.

В строительстве новой трассы М11 «Москва — Санкт-Петербург» с расчетной скоростью движения 150 км/ч для мостовых сооружений широко применяются сборные железобетонные пролетные строения. Высокий уровень гарантий безопасности и надежности проектируемых мостовых сооружений, обеспечивается путем максимальной унификации конструкций.

При устройстве гидроизоляции и антикоррозионной защиты мостовых конструкций на искусственных сооружениях используются принципиально новые материалы и технологии.

Новым словом в строительстве дорожных покрытий стала технология ресайклинга. Верхний слой асфальта снимается, но не вывозится, а дробится и перемешивается с современными растворами, улучшающими вязкость и устойчивость полотна. Таким образом достигается значительная экономия денежных средств и трудозатрат в части как расходов на вывоз и утилизацию огромных масс старого покрытия, так и доставки новых материалов. Вечная проблема прочности дорожного полотна решается за счет того, что асфальтобетонные смеси армируются дорожными геосетками из полиэфира и стекла.

3. Внедрение новых строительных материалов, в том числе смесей для укладки новых и ремонта существующих дорожных покрытий с новыми химическими свойствами.

Смягчить асфальтобетон и сделать его более эластичным в условиях отрицательных температур удается благодаря модификации битума полимерными добавками, что дает смягчение в 2-2,5 раза при -20 градусах по сравнению с обычной битумной смесью. Новые разработки позволяют бороться с растрескиванием дорожного покрытия. Например, в щебоночно-песочное основание помещают прослойку из геотекстиля. Геосинтетики постепенно вытесняют традиционные материалы для создания дорожного полотна.

4. Пассивная безопасность на дорогах.

Гораздо весомее штрафов для водителей могут стать пешеходные переходы, выполненные из бетонных блоков, которые выступают из полотна на 10-15 см. Другой вариант — «шумовые полосы», пластиковые конструкции, которые под колесами автомобилей издают специфический шум, напоминающий о необходимости притормозить перед переходом. Их можно увидеть в Новосибирске, Санкт-Петербурге, Калининграде и других городах. Повсюду в Европе внедряются южнокорейские «виртуальные пешеходы» — лазерные 3D изображения пешеходов, переходящих улицу. Интересно, что стоимость таких устройств ниже, чем стандартных светофоров.

5. Экологичность и экономичность используемых материалов.

Применение золоотходов ТЭЦ при сооружении земляного полотна позволяет одновременно убить двух зайцев — добиться существенной экономии одновременно с решением серьезной экологической проблемы утилизации зол. Также могут применяться металлургические шлаки и другие отходы промышленности. Шумовое загрязнение снижается путем установки современных шумопоглощающих барьеров.

Приведенные мною примеры — лишь часть огромного количества наработок, способных уже в ближайшие годы изменить представление о России как о стране хронического бездорожья. Все, что для этого нужно — должное финансирование исследований и устранение излишних бюрократических барьеров на пути внедрения инноваций.

Источник

Новые технологии строительства автомобильных дорог

По статистике, более 80% дорог в России нуждаются в реконструкции и безнадежно устарели. Для эффективного решения проблем необходимо внедрять новые технологии.

Наиболее распространенными являются две технологии:

1. Асфальтобетон.
2. Цементобетон – в свою очередь, такие дороги могут быть монолитными либо сборными (из отдельных плит).

Этапы строительства дорог

• Подготовка основания. Для этого грунт выравнивают и уплотняют. Затем укладывают слой песка, который будет играть роль подушки. Поверх него насыпают слой щебня.
• Повышение прочности покрытия. Как правило, используется георешетка и геотекстиль. Слой геотекстиля укладывают непосредственно на уплотненный грунт – он будет препятствовать проникновению песчинок в основание и защитит от размывания. Георешетка прокладывается между слоем песка и щебнем – она препятствует смешению этих материалов и делает дорожное покрытие более прочным и долговечным.
• Финишное покрытие. Подготовленное основание проливают смесью на основе битума. Затем укладывают финишное покрытие из асфальто- или цементобетона. В зависимости от расчетной нагрузки, общая высота дороги может составлять до 2 метров.

Асфальтобетон и его особенности

Это смесь мелкофракционного щебня, гравия или песка с вяжущей основой. Укладывать асфальтобетон необходимо в горячем виде, после чего покрытие разравнивают и уплотняют техникой. Согласно ГОСТ 9128-2009 температура асфальтобетонной смеси при укладке должна быть не менее 105 градусов по Цельсию. Чем холоднее асфальт – тем хуже он утрамбовывается.

Важно! Укладка должна проводиться при температуре воздуха не ниже 5ºС и обязательно в сухую погоду. Монтаж асфальта во время дождя снижает износостойкость покрытия, уже через полгода на покрытии появятся трещины и выбоины.

Укладка происходит слоями, толщиной 4-7 см. Для лучшей адгезии используется битум. Асфальтирование дорог и площадок во дворах выполняют в один слой. Дороги со средней нагрузкой – в 2 слоя, шоссе и автострады – в 3 слоя, иногда армируют.

Особенности монтажа цементобетонных дорог

Это более сложная и длительная технология, но и покрытия в итоге отличаются высокой прочностью и долговечностью. На подготовленное основание монтируют рельс-формы (аналог опалубки), производят армирование поверхности, после чего начинают заливку бетона. Для придания покрытию гладкости используются специальные машины. Для нормального затвердения цемента важно сохранить его во влажном состоянии, поэтому поверхность покрывают пленкообразующими материалами – лаками, каучуковыми или битумными эмульсиями и др.

Сборные бетонные дороги делают из готовых армированных плит. Они тоже хорошо выдерживают нагрузку, но слабое место у таких дорог – швы и просадка – даже несколько миллиметров разницы в высоте существенно ухудшают качество езды.

Интересно! В США 80% автомобильных дорог выполнены из цементобетона, в Германии – около 40%, в России всего 3%!

Строительство дорог – это профиль компании «Серпухов-Строй»! Компания использует качественные материалы и проверенные технологии и специализируется на работах любой сложности!

Инновации в строительстве автомобильных дорог

Технологии не стоят на месте, специалисты активно ищут замену классическому покрытию. И их разработки действительно впечатляют!

Самоисцеляющийся асфальт

Разработка ученых из Нидерландов. На этапе укладки асфальт насыщают токопроводящими волокнами. Если начинает образовываться трещина, через волокна пропускается электрический ток в непосредственной близости от дефекта. Ток генерирует внутреннее тепло, расплавляя битум – он склеивает обе поверхности трещины. Похожее покрытие разработали и швейцарцы, только в состав асфальта включили мелкие частицы железа и подвергли их воздействию переменного магнитного поля.

Дороги с отведением грунтовых вод

Ученые предлагают использовать проницаемые мостовые материалы для уменьшения ливневых стоков. Также такое свойство не позволит образовываться льду на асфальте. Покрытие спроектировано с пустотами, через которые влага проникает к основанию и выводится через траншею в линию сточных вод.

Дороги с функцией «антизаморозка»

В Японии, где часто наблюдаются снегопады, стали использовать технологию «снежных» труб. В структуру дорожного полотна встраиваются коммуникации, по которым идет горячая вода. Температуры трубы достаточно, чтобы растопить снег. Особо загруженные и важные трассы дополнительно подогревают циркулирующей горячей водой. Другой пример – Solar Roadways, дорожные панели с нагревательными элементами и светодиодами. Вся площадь покрытия превращается в единый нагреватель, под действием постоянного тока 48 вольт асфальт просто не дает скапливаться снегу и влаге. Правда, и цена удовольствия в 2,5 раза выше обычного асфальтобетона.

Дорога для электромобилей

Нет, это не персональное шоссе для электрокаров, это трасса, которая способна подзаряжать аккумулятор транспортного средства. В покрытие встроен специальный рельс, передающий автомобилю электричество во время движения. Такую дорогу построили в Швеции, электричество подается только, когда над рельсом проезжает машина.

Дороги из пластика

Разработчики из Голландии уверяют, что такие дороги будут более дешевыми, экологичными и прослужат не менее 80 лет. Проект известен под названием PlasticRoad. Испытания нового покрытия уже ведутся, но пока компания не раскрывает «волшебную формулу». Плиты будут производить из переработанных пластиковых отходов. Укладка таких дорог занимает в 2-3 раза меньше времени, чем асфальтовых. Разработчики заверили, что пластик выдержит температуру до +80 градусов и не накапливает тепло. Для прокладывания коммуникаций будут предусмотрены специальные полости.

Предлагаются решения и для уже существующих дорог. Голландские разработчики создали состав Ecosel Asphalt Protection – им обрабатывают поверхность для предотвращения обледенения. Это снижает риск ДТП и уменьшает время и расходы на чистку дорог.

Разработчики из Нидерландов создали специальную краску для разметки дорог. С наступлением темноты она начинает светиться. Также в состав включен компонент, который реагирует на снижение температуры: как только она снижается до 0 градусов (дорога становится скользкой), на разметке появляются снежинки, предупреждающие водителей об опасности. Состав уже протестировали, сделав разметку на одном из шоссе возле границы с Бельгией.

Использование инноваций экономически оправдано: такие дороги более безопасны и долговечны, вот только приживутся ли такие технологии в России – покажет время.

Источник

5 дорожных инноваций

Smart-дорога

Самоуправляемые автомобили, появление которых на дорогах общего пользования, по многим прогнозам, не за горами, потребуют преображения всей улично-дорожной инфраструктуры. Она должна будет иметь связь в режиме real time для обмена информацией с цифровыми, телеметрическими, геопозиционными устройствами автомобилей. Дороги будут оборудованы камерами и устройствами «компьютерного зрения», всевозможными датчиками, передающими информацию о ситуации на трассе и около нее водителю (в перспективе — роботу), пассажирам, а также формирующими базу big data. Внедрение подобных технологий позволит существенно повысить безопасность дорожного движения и сократить аварийность, откроет колоссальные возможности для анализа транспортных потоков.

Автодороги и транспортные средства постепенно превращаются в интегрированную интеллектуальную систему. «Активно внедряются интеллектуальные системы управления трафиком в зонах крупных городских агломераций, что в столице уже оказало положительное влияние на загрузку улично-дорожной сети. При этом внедрение интеллектуальных систем на автодорогах, запуск беспилотного движения в нашей стране будет зависеть не только и не столько от скорости развития технологий, сколько от формирования соответствующей нормативно-правовой базы», — говорит вице-президент Центра экономики инфраструктуры Павел Чистяков.

Цифровой двойник

Технологии BIM (Building Information Modeling) дают возможность проектировщикам создать понятную модель будущей дороги со всеми необходимыми характеристиками на всем ее протяжении, включая сложные развязки, эстакады, мосты и тоннели. В автоматическом режиме происходит сопряжение всей информации о потенциальных нагрузках, трафике, пиковых временных периодах, климате, учитываются внешние факторы, связанные с расположенными вдоль трассы объектами. Скорость, с которой эта технология позволяет анализировать данные, на несколько порядков превосходит старые методы. BIM позволяет в 3D-формате заранее увидеть все элементы дорожно-транспортного сооружения, анализировать его эксплуатационные параметры и варьировать себестоимость проекта.

«Цифровизация городов просто невозможна без сближения технологий ГИС и BIM: беспилотный транспорт будет использовать дорожную инфраструктуру, которая проектируется сейчас. Для того чтобы все это стало реальностью, компании продолжат инвестировать в области, где пересекаются возможности информационного моделирования и геопространственного анализа», — считает технический эксперт по направлению «Инфраструктура» компании Autodesk Алла Землянская.

Один из наиболее известных примеров транспортных объектов, построенных в мире с помощью BIM-технологий, — проект второго автодорожного моста Сутун через реку Янцзы в Китае общей длиной 57 км (2007). Элементы имитационного моделирования также применялись при строительстве моста через Керченский пролив.

Почти как сталь

С помощью современных материалов сегодня можно совершить революцию в строительстве. В частности, компания LafargeHolcim разработала ультрасверхвысокопрочный бетон Ductal, его прочность на сжатие (130–250 Мпа) почти в десять раз больше, чем у бетона обычных марок. Элементы из Ductal или UHPC (ultra high performance concrete) получаются в несколько раз тоньше по сравнению с аналогами из обычного бетона. Это позволяет экономить на логистике, монтаже и значительно снижать вес сооружений.

В строительстве объектов транспортной инфраструктуры UHPC широко применяют для мостовых конструкций, так как его показатель пористости — один из самых низких среди искусственных минеральных материалов. Плюс он стойко выдерживает «агрессию» со стороны окружающей среды, химических веществ, высоких температур горения, почти не подвержен абразивному износу. «Аналогов разработки бетонов с такими свойствами мало, хотя в России они тоже есть — за счет различных заполнителей, снижающих пористость, — зола-унос, микрокремнезем и т.п. Безусловно, материал значительно увеличит жизненный цикл искусственных сооружений», — говорит генеральный директор Конструкторско-технологического бюро бетона и железобетона Артем Давидюк.

Архитекторы ценят в Ductal сочетание феноменальных конструктивных и декоративных качеств. Финишная отделка этому материалу не требуется: его внешняя красота и так безусловна. Увидеть UHPC «в деле» довольно просто, мировые архитекторы часто воплощают с его помощью свои задумки. Например, во Франции материал использован в изготовлении изогнутых панелей фонда Louis Vuitton или элементов стадиона «Жан Буэн» в Париже, моста Республики в Монпелье, башни Жана Нувеля в Марселе.

Покрытие из мусора

Проект PlasticRoad был заявлен голландскими компаниями KWS Infra и VolkerWessels в 2015 году. Но пока так и не реализован. Тем не менее заложенный в проект принцип весьма интересен.

Он предусматривает создание дорожного покрытия из переработанного пластикового мусора, собранного в Мировом океане. Из него должны создаваться сборные дорожные детали, из которых монтируется покрытие. «Сборное производство и легкая конструкция делают конструкцию PlasticRoad простой задачей. Дороги можно построить за несколько недель. Также намного легче контролировать качество дороги», — говорится в материалах VolkerWessels. Пластик устойчив, при его применении появляются возможности для генерации альтернативной электроэнергии, создания обогреваемых дорог, уверены в компании. Кроме того, детали PlasticRoad имеют полое внутреннее пространство, которое может использоваться для прокладки кабелей и труб.

В 2016 году с инициативой создания проекта дороги из пластика в России выступил депутат Госдумы Александр Старовойтов. Тогда же о желании протестировать технологию заявили в столичном ГБУ «Центр экспертиз, исследований и испытаний в строительстве». «Мы проверим ровность такой дороги, уклоны, толщину, прочность, долговечность. Основные характеристики проверим все. Вопрос: как будет вести себя пластик в жару и холод? Можем и нагреть пластик в рамках проверки», — комментирует тренд директор ГБУ Виктор Егоров. Впрочем, пока срок внедрения данной технологии неизвестен.

«Умная» техника

Так называемая дорожная одежда — это сложная и многослойная структура из грунта земляного полотна, нескольких слоев щебня, песка и их смеси, асфальтобетона и пр. Задачей систем управления техникой является формирование поверхностей каждого слоя. Для работы таких систем требуется использование 3D-цифровых моделей «комплексных коридоров» автодорог, то есть поверхностей структурных слоев, для каждого из которых нужен определенный вид техники на каждом этапе выполнения работ, объясняют в «Autodesk Россия».

Сейчас производство «умной» дорожной техники внедряется на отечественных машиностроительных предприятиях. В частности, концерн «Тракторные заводы» на заводе в Чебоксарах оснащает некоторые свои машины интеллектуальной системой нивелирования, позволяющей обеспечить точное позиционирование ковша экскаватора или отвала бульдозера. В скором времени планируется создание нового бульдозера с полноценной бортовой информационно-управляющей системой, которая будет обеспечивать контроль функционирования всех агрегатов, позволит полностью автоматизировать управление машиной и ее рабочим оборудованием, в том числе в дистанционном режиме.

«Применение «умных» машин позволяет повысить уровень производительности, исключить человеческий фактор и обеспечить безопасность оператора техники, который может дистанционно управлять несколькими машинами одновременно», — считает генеральный директор производственной компании ЧАЗ Владимир Антонов.

Источник