Дорожным инновациям - активное внедрение
Организаторы мероприятия – МАДИ, ФДА «Росавтодор», ГК «Автодор», Ассоциация бетонных дорог и Союз дорожно-транспортных строителей – собрали на одной онлайн площадке руководителей госорганов управления автодорогами, представителей научных, проектных и подрядных организаций, преподавателей и студентов вузов. Участники мероприятия обсудили перспективы дорожного строительства в России, вопросы содержания и ремонта дорог, выбора оборудования, экономические аспекты строительства и развитие стандартизации.
Неразрушающий контроль – на службе дорожников
Начальник управления методов проектирования автомобильных дорог ФАУ «РосДорНИИ» Александр Кулижников сделал акцент на вопросах неразрушающего контроля для увеличения сроков службы дорожных конструкций. Речь идет о требованиях к минимальному значению модуля упругости на поверхности рабочего слоя земляного полотна, устройстве периодически восстанавливаемых защитных слоев и слоев износа, системном подходе к повышению сроков службы дорог на всех этапах жизненного цикла: планирование, финансирование (контракты жизненного цикла); проектно-изыскательские работы; строительство (реконструкция, капитальный ремонт); эксплуатация (включая весогабаритный контроль).
Проектно-изыскательские работы объединяют нормативную базу, финансирование, сроки выполнения работ, роль заказчика, инновационные технологии (в том числе внедрение неразрушающих методов), кадровые вопросы.
По словам эксперта, основные методы неразрушающего контроля основаны на применении различных физических явлений и измерении характеризующих эти явления физических величин. Сегодня используются такие методы, как ультразвуковой, радиоволновый (георадиолокационный), электрический, акустический, с помощью вихревых токов, магнитный, тепловой, радиационный, проникающими веществами, оптический; динамический (контроль прочности). Использование неразрушающих георадиолокационных методов эффективно в процессе возведения земляного полотна при новом строительстве и усилении дорожной одежды во время реконструкции и капитального ремонта. Здесь учитываются однородность грунтов основания земляного полотна (основания дорожной одежды) и однородность несущей способности на поверхности рабочего слоя земляного полотна (основания дорожной одежды).
При определении местоположения ослабленных зон в основании земляного полотна исследуются 77 Технологии следующие параметры радарограммы (волновой картинки): конфигурация осей синфазности отраженных волн (например, параллельные, волнистые, хаотические и т.д.); интенсивность осей синфазности (амплитуда отражений); частотный состав записи; протяженность осей синфазности; скорость распространения волны. В практике применяются различные по конструкции георадары, в том числе созданные специалистами «РосДорНИИ».
Определение толщины слоев производится по ГОСТ Р 58349-2019, расчет однородности по толщине слоев дорожной одежды – по ОДМ 218.3.075- 2016, однородность – по диэлектрической проницаемости (однородность по уплотнению).
Для определения толщины слоев используются различные способы. Традиционный метод основан на уточнении диэлектрической проницаемости по результатам сопоставления радарограмм и контрольного бурения (ГОСТ Р 58349-2019).
Сведения о диэлектрической проницаемости (скорости прохождения электромагнитного сигнала) материалов дорожной одежды согласно методу средних значений можно получить из справочной литературы или данных предыдущих исследований. Метод амплитуд включает анализ пар георадарных профилей, один из которых записан над металлическим листом, а второй – на поверхности сканируемого дорожного покрытия. При сравнении амплитуд отражения от поверхностей с различной отражающей способностью выполняется автоматический расчет скорости распространения электромагнитной волны в первом слое дорожной конструкции для каждой точки георадарного сканирования. Полученные значения скоростей позволяют автоматически определять глубину заложения подошвы верхнего слоя без бурения.
Метод заложения отражающих прослоек базируется на глубине заложения слоев дорожной одежды, причем толщина слоев может быть также определена с использованием заложения на границах слоев отраженного геотекстиля. С помощью указанных методов определяют толщину верхнего слоя покрытия из асфальтобетона и из щебеночно-песчаной смеси. В последнее время все шире применяются новые типы мобильных дорожных лабораторий, оснащенных импульсными георадарами (линейка частот 700 и 2000 МГц) и многочастотными георадарами с линейным изменением частот от 500 до 2000 МГц.
По утверждению Александра Кулижникова, рекомендуется проводить георадиолокационные работы и оценку прочности основания земляного полотна (при капитальном ремонте дорожной одежды) в процессе изысканий автодорог для выявления ослабленных зон и выполнения усиления грунтов основания земляного полотна (дорожной одежды) при выполнении проектных работ.
Вместе с тем однородное основание земляного полотна по прочности (малый коэффициент вариации модуля упругости на поверхности рабочего слоя земляного полотна) гарантирует повышение сроков службы дорожной одежды, а регулярное выполнение мониторинга георадиолокационными методами в процессе эксплуатации позволяет своевременно диагностировать появление ослабленных зон и предотвратить возможные разрушения дорожных конструкций.
Какие одежды лучше?
Представитель компании GOMACO в России Алексей Пономарев остановился на сравнительном анализе стоимости строительства, ремонта и содержания дорожных одежд с асфальтобетонными и цементобетонными покрытиями в течение всего жизненного цикла.
По словам спикера, в США практически все автомагистрали с высокой интенсивностью движения строятся с применением цементобетона. Этому способствуют бурно растущие объемы автоперевозок, требующие возведения долговечных и недорогих в эксплуатации дорог. Срок эксплуатации таких магистралей составляет не менее 30–40 лет, часто достигая 60 лет. Понятно почему более половины всех автодорог в стране являются цементобетонными, а в 13 штатах из этого материала выполнены более 90% автотрасс.
Почему же в приоритете оказывается цементобетон? Дело в том, что выбор типа дорожной одежды осуществляется с учетом ряда факторов, включая интенсивность движения, экономические соображения, затраты пользователей и т.д. В основном для более высоконагруженных трасс выбирают цементобетон, тогда как асфальтобетон чаще применяют на дорогах с менее высокой нагрузкой. Для определения оптимального решения в случае с дорогами от средней до достаточно высокой загруженности и используют оценку LCCA, представляющую анализ стоимости жизненного цикла, то есть расчет совокупных затрат на объект строительства путем суммирования начальных и дисконтированных будущих расходных статей, а именно: содержание, затраты пользователя, текущий, капитальный ремонт и реконструкция в течение всего срока службы объекта. В большинстве случаев анализ выявляет экономические преимущества цементобетонных покрытий.
В результате определения единовременных затрат на строительство, будущих затрат эксплуатирующей организации, остаточной стоимости, расходов на содержание и ремонт цементобетонное покрытие является наиболее экономически эффективным типом дорожного покрытия, в том числе по начальным затратам на строительство. Это, например, подтверждает тот факт, что расход солярки при строительстве асфальтобетонной дороги, проектируемой под аналогичную нагрузку, в 4,5 раза превышает расход топлива при возведении аналогичной трассы из цементобетона.
Эксперт привел расходы на строительство автомагистралей с одинаковой транспортной нагрузкой в штате Флорида (США), выполненных из различных материалов. Так, асфальтобетонная трасса толщиной 22 см базируется на щебеночном основании 31 см, цементобетонная дорога толщиной 38 см – на щебеночном основании толщиной 15 см. Срок службы покрытия – 55 лет. В результате сравнения начальных затрат и ремонтов экономия финансовых средств при использовании цементобетона по методике LCCA составила 11,4%.
Согласно данным департамента транспорта Колорадо (США), который имеет 30-летний опыт использования метода «Анализ затрат в течение жизненного цикла», экономия средств налогоплательщиков при строительстве автомобильных дорог на территории штата может достигать 39% (принятый срок службы покрытия – 40 лет) благодаря применению жестких покрытий. По мнению Алексея Пономарева, ключевыми являются три основных фактора высокой эксплуатационной пригодности цементобетонных покрытий: высокопрофессиональное проектирование; применение качественных материалов, внедрение передовые технологий. Эти составляющие обеспечивают долговечность и качество покрытия в течение срока службы и, как результат, затраты на содержание и ремонт. При этом важнейшее значение приобретают контроль и качество выполнения работ на всех этапах строительства дороги.
Развивая операционный контроль
По утверждению генерального директора ООО «Автодор-Инжиниринг» Константина Могильного, развитие методов операционного контроля при приготовлении и укладке асфальтобетонных смесей для обеспечения нормативных сроков службы дорожных покрытий, может основываться только на современной материально-технической базе.
В настоящее время компания располагает передвижными лабораторными постами (ПЛП), которые выполняют испытание материалов на всей географии оказания услуг, в том числе асфальтобетонных смесей по методу объемного проектирования и методу Маршалла.
В свою очередь мобильные лаборатории дорожно-строительных материалов (МЛП ДСМ) и экипажи для отбора проб (ЭОП) обеспечивают в автономном режиме (без привязки к ПЛП) оперативный отбор образцов непосредственно из конструктивных слоев с проведением лабораторных испытаний (на объекте) в соответствии с требованиями нормативно-технической документации и присутствие специалистов лабораторной службы при производстве работ для заблаговременного предупреждения нарушений их качества.
Важное значение в ООО «АвтодорИнжиниринг» уделяют межлабораторным сравнительным испытаниям (МСИ). Их основная цель – повышение качества, достоверности и воспроизводимости результатов лабораторных испытаний дорожно-строительных материалов. С октября 2020 года начата новая серия МСИ: битумные материалы – подано 17 заявок; бетон – 13 заявок; асфальтобетонные смеси – 19 заявок; геосинтетические материалы – 11 заявок. Результаты межлабораторных испытаний озвучат в марте 2021 года. В МСИ приняли участие 40 лабораторий из различных городов России и одна лаборатория из Белоруссии.
В настоящее время, по данным докладчика, компания внедряет оценку качества производимых работ по устройству конструктивных слоев из асфальтобетонных смесей с применением приборов неразрушающего контроля (работа с электромагнитными плотномерами, накопление статистических данных, частичный приемочный контроль, разработка стандарта организации).
ООО «Автодор-Инжиниринг» внедряет оценку качества работ по устройству конструктивных слоев автодорог с применением радиоизотопных плотномеров. Преимущества такого метода заключаются в получении «истинного значения» в течение короткого времени и минимальной погрешности, определении плотности конструктивных слоев, сформированных из различных дорожно-строительных материалов (грунт, песок, бетон, асфальтобетон и т.д.), глубине измерений до 30 см с помощью встроенного источника гамма-излучения, возможности измерения влажности с поверхности материала на глубину до 21,5 см за счет встроенного нейтронного датчика.
Создаваемый Инжиниринговый центр ГК «Автодор» с передовым лабораторным оснащением и кадровым потенциалом позволит существенно повысить эффективность оценки качества применяемых дорожно-строительных материалов; снизить объем затрат лабораторных испытаний; расширить спектр деятельности компании за счет оказания услуг по проведению лабораторных испытаний и услуг строительного контроля сторонним организациям; совершенствовать систему образования и повышения квалификации специалистов на современном уровне.
По словам Константина Могильного, в 2020 году реализован проект по устройству экспериментальных участков с различными битумными вяжущими (в том числе модифицированными). Цель работы – оценка долговечности битумных вяжущих путем проверки их свойств в течение времени (10 лет) в реальных условиях эксплуатации.
Автор: Валерий Васильев
Источник: "Автомобильные дороги" № 3 (1072) март 2021 http://www.avtodorogi-magazine.ru/