Анализ конструкций жестких дорожных одежд и технологии их строительства на участках федеральных автомобильных дорог, эксплуатируемых в различных природно-климатических условиях

Начиная с 2010 гг. в России выполнялись работы по реконструкции взлётно-посадочных полос, а также были построены новые взлетно-посадочные полосы аэродромов с цементобетонным покрытием. Например, были выполнены работы по устройству цементобетонных покрытий в таких аэропортах, как Шереметьево, Внуково, Елизово (Петропавловск-Камчатский), Сочи, Анапа (Витязево), Краснодар, Кневичи, и на других транспортных объектах, обслуживающих воздушный транспорт, в том числе выполнялись работы по укладке цементобетонного покрытия на военных аэродромах Энгельс, Крымск. Дорожное сообщество постепенно подхватило это направление после значительного перерыва. Это позволило вспомнить имеющийся опыт не только строительства цементобетонных покрытий, но и подходы к их конструированию и расчету. За последние время цементобетонные покрытия применялись на нескольких участках федеральных автомобильных дорог. Значительная часть из них была выполнена в рамках работ, проводимых по реконструкции и капитальному ремонту.

Одним из первых объектов, после значительного перерыва применения цементобетонных покрытий, был объект по строительству Северного обхода г. Новосибирск. Дорожно-строительные работы на котором выполнялись с 2008 г. по 2010 г. Работы по укладки цементобетонного покрытия выполнялись несколькими подрядными организациями: ООО «Фэцит», ЗАО «Нерудзапсиб» и ОАО «Новосибирскавтодор». Заказчиком работ являлось подведомственное Росавтодору ФКУ «Сибуправтодор». На рисунке 1 представлены работы по устройству цементобетонного покрытия автомобильной дороги Северного обхода г. Новосибирск в августе 2010 г.

Рисунок 1. Устройство цементобетонного покрытия автомобильной дороги Северного обхода г. Новосибирск в августе 2010 г.

Автомобильная дорога Северный обход г. Новосибирск на участке от с. Прокудское до пос. Сокур была построена по параметрам категории I-В. Конструкция дорожной одежды состояла из цементобетонного покрытия толщиной 24 см, уложенного на предварительно устроенный выравнивающий слой из песка укрепленного битумом толщиной 3 см. Несущий слой основания представлен слоем из песка укрепленного цементом марки 60 толщиной 22 см. Дополнительные слои основания представлены песчаными слоями с коэффициентом фильтрации К>2 м/с и К>1 м/с толщиной 35 см и 36 см, соответственно. При необходимости устраивался технологический слой основания из щебня толщиной 15 см, между несущим слоем основания и дополнительным слоем основания. На рисунке 2 представлен поперечный профиль автомобильной дороги с конструкцией дорожной одежды.

В 2008 году был введен в эксплуатацию первый этап Северного обхода г. Новосибирска протяженностью 50 километров, а в 2011 году второй этап - 26,4 км.

Реконструкция федеральной автомобильной дороги М4 «ДОН» на участке км 52+000 км 71+000 км с цементобетонным покрытием выполнялась с 2009 г. по 2011 г. Конструкция дорожной одежды состояла из цементобетона толщиной 24 см из класса бетона на растяжение при изгибе 4,4 МПа. Несущий слой основания толщиной 16 см был устроен из оптимальной щебеночно-песчаной смеси, обработанной цементом 10% марки М 60. Между несущим слоем основания и цементобетонным покрытием для уменьшения трения между слоями было предусмотрено устройство полиэтиленовой плёнки аэродромной 200 мкр. Нижний слой основания состоял из оптимальной щебеночно-песчаной смеси С-4 и дополнительный слой основания из песка средней крупности. Интенсивность движения на этом участке дороги достигает 40000-50000 авт/сут. Конструкция дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М4 «Дон» на участке км 52 – км 71 представлена на рисунке 3.   

     

                   

Рисунок 3. Конструкция дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М4 «Дон» км 52 – км 71

Устройство цементобетонного покрытия выполняла подрядная организация ОАО «Трансстроймеханизация». Заказчиком выступила ГК «Автодор». Устройство цементобетонного покрытия федеральной автомобильной дороги М4 «ДОН» представлена на рисунке 4 и 5 в 2009 и в 2011 г. соответственно

                           

Рисунок 4. Устройство цементобетонного покрытия федеральной автомобильной дороги М-4 «ДОН» в сентябре 2009 г.

                      

Рисунок 5. Устройство цементобетонного покрытия федеральной автомобильной дороги М-4 «ДОН» в июне 2011 г.

В соответствии с техническим заданием №45 от 20 мая 2009 г. с дополнениями от 01 сентября 2010 г. Федерального дорожного агентства была разработана проектная документация на строительство и реконструкцию участков автомобильной дороги М-60 «Уссури» - от Хабаровска до Владивостока. Непосредственно была разработана проектная документация на реконструкцию автомобильной дороги М-60 «Уссури» - от Хабаровска до Владивостока км 28+750 – км 36+000, Хабаровский край. Заказчиком на выполнение работ было Федеральное государственное учреждение «Межрегиональная дирекция по дорожному строительству в Дальневосточном регионе России Федерального агентства (ФГУ ДСД «Дальний Восток). Дорога была запроектирована по нормативам I-б категории. При проектировании дорожной одежды была рекомендована для строительства в рамках реконструкции автомобильной дороги, конструкция дорожной одежды с цементобетонным покрытием толщиной 24 см из класса бетона на растяжение при изгибе 4,0 МПа, уложенное на несущий слой основания из щебеночно-песчаной смеси оптимального состава С-5 обработанная цементом марки М 40. В качестве выравнивания устраиваемого несущего слоя основания, было предусмотрено устройство слоя из песка обработанного битумом толщиной 3 см. В качестве дополнительного слоя основания был предусмотрен песчаный слой из крупного песка из отсевов дробления толщиной 20 см. С целью выравнивания рабочего слой земляного полотна, представленного щебенистым грунтом толщиной 75 см было рекомендовано устройство слой толщиной 10 см из щебеночно-песчаной смеси. На рисунке 6 представлен поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М-60 «Уссури» км 28+750 – км 36+000. Проектные работы были выполнены генеральной проектной организацией ЗАО «Транспроект».

Рисунок 7. Поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М-5 «Урал» км 1790+358 – км 1799+280

В 2013 г. в Борзинском районе Забайкальского края выполнялись работы по капитальному ремонту автомобильной дороги А-350 «Чита-Забайкальск» - граница с Китайской Народной Республикой, где в качестве верхнего слоя покрытия дорожной одежды был запроектирован слой цементобетона толщиной 22 см. Работу по укладке цементобетонного покрытия выполняла подрядная организация ОАО «Новосибирскавтодор». Среднегодовая среднесуточная интенсивность движения составляет 7 500 авт/сут. На рисунках 8 и 9 представлены работы по устройству цементобетонного покрытия при капитальном ремонте автомобильной дороги А-350 «Чита-Забайкальск» в августе 2014 г. В 2018 г. введён в эксплуатацию участок км 354 - км 364.

                                     

Рисунок 8. Устройство цементобетонного покрытия в рамках капитального ремонта автомобильной дороги А-116 «Чита-Забайкальск» в августе 2014 г.

Рисунок 9. Устройство цементобетонного покрытия в рамках капитального ремонта автомобильной дороги А-116 «Чита-Забайкальск» в августе 2014 г.

Конструкция дорожной одежды состояла из щебеночно-песчаной смеси С-4 толщиной 15 см, песка укрепленного цементом марки М40 и цементобетонного покрытия толщиной 22 см из класса бетона на растяжение при изгибе 4,0 МПа. Между цементобетонным покрытием и песком укрепленного цементом, выполнялась укладка пленки полиэтиленовой аэродромной толщиной 200 микрон, с целью устранения сил сцепления, между слоями устроенных с применением минерального вяжущего. На рисунке 10 представлен поперечный профиль с конструктивными слоями дорожной одежды автомобильной дороги А-116 «Чита-Забайкальск».

Рисунок 11. Поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М-52 «Чуйский тракт» - от Новосибирска через Бийск до границы с Монголией на участке Новосибирск – Линево км 14 – км 34 в Новосибирской области

Рисунок 12. Устройство цементобетонного покрытия автомобильной дороги Восточного обхода г. Новосибирск в 2022 г.

Рисунок 13. Устройство цементобетонного покрытия автомобильной дороги Восточного обхода г. Новосибирск в 2022 г.

С 2014 г. по 2016 г. подрядная организация ОАО «Новосибирскавтодор» выполняла работы по реконструкции федеральной автомобильной дороги Р-254 «Иртыш» Челябинск – Курган – Омск - Новосибирск» протяжённостью 30 км (км 1392+000 – км 1422+000) в Новосибирской области с переводом дороги в первую категорию. Заказчиком работ являлось подведомственное Росавтодору ФКУ «Сибуправтодор». На рисунке 14 представлено устройство цементобетонного покрытия при реконструкции федеральной автомобильной дороги Р-254 «Иртыш» в сентябре 2015 г.

Рисунок 14. Устройство цементобетонного покрытия при реконструкции федеральной автомобильной дороги Р-254 «Иртыш» в сентябре 2015 г.

В рамках данных работ выполнялись работы по устройству цементобетонного покрытия толщиной 24 см из класса бетона на растяжение при изгибе 4,4 МПа. В качестве несущего слоя основания был устроен слой из песка укрепленного цементом марки М60 толщиной 20 см. Для обеспечения ровности покрытия устраивался выравнивающий слой из песка укрепленного битумом толщиной 3 см уложенного на несущий слой основания. Нижний слой основания был выполнен из щебёночной смеси непрерывной гранулометрией С5 - 40 мм толщиной 20 см. Дополнительный слой основания устраивался толщиной 35 см из песка с коэффициентом фильтрации К_ф>2м/сут. Интенсивность движения на данном участке составляет около 10 000 авт/сут. На рисунке 15 представлен поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги Р-254 «Иртыш» Челябинск – Курган – Омск - Новосибирск».

Рисунок 15. Поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги Р-254 «Иртыш» Челябинск – Курган – Омск - Новосибирск».

В 2017 г. завершились работы по реконструкции федеральной автомобильной дороги М6 (Р-22) «Каспий» на участке км 922+000 – км 932+000 в Волгоградской области. Заказчиком работ было подведомственное Росавтодору ФКУ «Москва-Волгоград», подрядчиком выступало ОАО «Донаэродорстрой». Конструкция дорожной одежды представлена верхним слоем покрытия из цементобетона толщиной 24 см класса бетона на растяжении при изгибе 4,4 МПа, верхним слоем основания из тощего бетона толщиной 18 см, нижним слоем основания из щебеночно-песчаной смеси толщиной 25 см. Между грунтом земляного полотна, представленного мелким песком, и основанием располагается геотекстиль - трехосная георешетка прочностью 50 кН/м. Среднегодовая среднесуточная интенсивность движения на подходе к г. Волгоград может достигать выше 30 000 авт/сут. Конструктивный поперечный профиль дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М6 (Р-22) «Каспий» представлен на рисунке 16. Работы по укладке цементобетонного покрытия представлены на рисунке 17, на рисунке 18 находящийся в эксплуатации участок с цементобетонным покрытием.

Рисунок 17. Устройство цементобетонного покрытия при реконструкции федеральной автомобильной дороги М6 (Р-22) «Каспий»

Рисунок 18. Участок федеральной автомобильной дороги М6 (Р-22) «Каспий» с цементобетонным покрытием

Рисунок 16. Поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М6 (Р-22) «Каспий» км 922+000 – км 932+000

В 2019 г. была разработана проектная документация на Строительство и реконструкцию участка федеральной автомобильной дороги Р-254 «Иртыш» Челябинск - Курган - Омск – Новосибирск, реконструкция автомобильной дороги Р-254 «Иртыш» Челябинск - Курган - Омск – Новосибирск на участке км 1072+000 - км 1077+000 в Новосибирской области, на основании государственного контракта № 210-18 от 19.06.2018 г. и технического задания №16 от 29.05.2017 г. выданного ФКУ «Федеральное управление автомобильных дорог «Сибирь» Федерального дорожного агентства (ФКУ «Сибуправтодор») и дополнением №1 от 19.02.2018 г. Разработкой проектной документацией занималась подрядная организация ООО РосИнсталПроект», в качестве дорожной одежды были предусмотрены следующие конструктивные слои дорожной одежды: верхний слой покрытия из цементобетона толщиной 28 см из класса бетона на растяжение при изгибе Btb 4.0 уложенный на плёнку полиэтиленовую (ППА); верхний слой основания из песка М-40, обработанного портланцементом толщиной 16 см; два слоя основания из щебеночно-песчаной смеси С4 толщиной 20 см и 27 см соответственно. В качестве грунта земляного полотна применялся песок средней крупности. Цементобетонное покрытие было армировано штыревыми соединениями в продольном шве диаметром 16 мм длиною 75 см, в поперечном шве сжатия диаметром 20 мм длиною 70 см. С целью придания водоотталкивающих свойств свежеуложенному цементобетонному покрытию, покрытие обрабатывалось гидрофобизирующей пропиткой. Интенсивность движения на расчетный год службы составила около 6 500 авт/сут .

На рисунке 20 представлен поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги Р-254 «Иртыш» Челябинск - Курган - Омск – Новосибирск на участке км 1072+000 - км 1077+000 в Новосибирской области.

Рисунок 20. Поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги Р-254 «Иртыш» Челябинск - Курган - Омск – Новосибирск на участке км 1072+000 - км 1077+000

В 2020 г. было объявлено о начале проведения конкурсной процедуры по строительству и реконструкции автомобильной дороги М-5 «Урал» - от Москвы через Рязань, Пензу, Самару, Уфу до Челябинска. Реконструкция автомобильной дороги М-5 «Урал» - от Москвы через Рязань, Пензу, Самару, Уфу до Челябинска на участке км 1548+651 – км 1564+000 в Челябинской области. Проектная документация была разработана на основании задания №328, выданного ФГУ Федеральное управление автомобильных дорог «Южный Урал» от 26 мая 2009 г. Проектные работы осуществляла компания ОАО ГИПРОДОРНИИ Уральский филиал.

Участок автомобильной дороги протяженностью 15,196 км категории IВ, с интенсивностью движения на 2030 г. 21 500 авт/сут, представлен верхним слоем из цементобетона толщиной 24 см из класса бетона на растяжение при изгибе Btb 4.4 МПа, укладываемый на верхний слой основания из щебеночно-песчаной смеси, обработанной в установке цементом в количестве 6% (М400), толщиной 24 см. Нижний слой основания представлен щебеночно-песчаной смесью С4 толщиной 30 см. Грунт земляного полотна – скальный.

На рисунке 21 представлен поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М-5 «Урал» - от Москвы через Рязань, Пензу, Самару, Уфу до Челябинска на участке км 1548+651 – км 1564+000.

   Рисунок 21. Поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М-5 «Урал» - от Москвы через Рязань, Пензу, Самару, Уфу до Челябинска км 1548+651 – км 1564+000

В 2020 г. выполнялись работы по строительству автомобильной дороги М-53 «Байкал» - от Челябинска через Курган, Омск, Новосибирск, Кемерово, Красноярск, Иркутск, Улан-Удэ до Читы на участке км 1045+500 – км 1061+000 (обход г. Канска), Красноярский край.

Заказчиком работ является Федеральное казенное учреждение «Федеральное управление автомобильных дорог «Енисей» Федерального дорожного агентства (ФКУ Упрдор «Енисей), подрядной организацией по разработке проектной документации выступила организация ООО «РосИнсталПроект». Подрядная организация на строительство - ОАО «Сибмост». В связи с банкротством организации, работы по строительству объекта были перенесены и должны быть завершены в 2023 г. Автомобильная дорога II категории, с цементобетонным покрытием, протяженностью 18,04 км, включая транспортную развязку с путепроводом, и строительство мостового перехода длиной около 300 метров через реку Кан. Расчетная скорость движения по будущей магистрали составит 120 км/час.

 Согласно проектной документации конструкция дорожной одежды запроектирована с цементобетонным покрытием толщиной 22 см из класса бетона на растяжение при изгибе 4,0 МПа. Верхний несущий слой основания представлен слоем из песчано-гравийной смеси 1 класса прочности обработанной цементом 8-10% марки М 40 толщиной 16 см. В качестве выравнивающего слоя основания предусмотрено устройство органоминеральной смеси толщиной 3 см. Грунт земляного полотна – скальный грунт. На рисунке 22 представлен поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М-53 «Байкал» - от Челябинска через Курган, Омск, Новосибирск, Кемерово, Красноярск, Иркутск, Улан-Удэ до Читы на участке км 1045+500 – км 1061+000 (обход г. Канска), Красноярский край.

Рисунок 22. Поперечный профиль с конструкцией дорожной одежды федеральной автомобильной дороги М-53 «Байкал» - от Челябинска через Курган, Омск, Новосибирск, Кемерово, Красноярск, Иркутск, Улан-Удэ до Читы на участке км 1045+500 – км 1061+000 (обход г. Канска), Красноярский край

В последнее время цементобетонные покрытия на автомобильных дорогах имеют двойное назначение. Вторым назначением, кроме передвижения автомобилей, является возможность посадки воздушных судов в случае непредвиденных чрезвычайных ситуациях. Такие работы были выполнены на следующих участках дорог:

- 2020 г. реконструкция участка автомобильной дороги А-322 Барнаул – Рубцовск – граница с Республикой Казахстан на участке 173+030 – км 175+060 в Алтайском крае

- 2022 г. реконструкция участка федеральной автомобильной дорог Р-256 «Чуйский тракт» Новосибирск – Барнаул – Горно-Алтайск граница с Монголией на участке км 216 – км 233, с доведением проезжей части до четырёх полос движения в Алтайском крае.

- 2022 г. реконструкция участка автомобильной дороги Р-297 «Амур» Чита – Невер – Свободный – Архара – Биробиджан – Хабаровск на участке км 1471+176 – км 1474+176, в Амурской области

- 2022 г. реконструкция участка автомобильной дороги Р-255 «Сибирь» Новосибирск – Кемерово – Краснояоск – Иркутск на участке км 1545 – км 1555, Иркутская область. Участок из цементобетонного покрытия устраивался протяженностью 2,7 км.

Основные проектные материалы, по вышеуказанным объектам, находятся в закрытом доступе, по этой причине конкурс на выполнения работ по объектам проходит в закрытом режиме. Толщина устраиваемого цементобетонного покрытия, как правило, составляет 28 см.

На рисунке 23 представлены работы по устройству цементобетонного покрытия на участке реконструкции автомобильной дороги А-322 Барнаул – Рубцовск – граница с Республикой Казахстан 173+030 – км 175+060 в Алтайском крае.

На рисунках 24 и 25 представлены участки федеральной автомобильной дороги А-322 Барнаул – Рубцовск – граница с Республикой Казахстан 173+030 – км 175+060 и федеральной автомобильной дороги Р-256 «Чуйский тракт» Новосибирск-Барнаул – Горно-Алтайск граница с Монголией км 216 – км 233 в Алтайском крае, имеющие возможность принимать воздушные суда.

Рисунок 23. Устройство цементобетонного покрытия на автомобильной дороге А-322 Барнаул – Рубцовск – граница с Республикой Казахстан 173+030 – км 175+060 в Алтайском крае

Рисунок 24. Участок федеральной автомобильной дороги А-322 Барнаул – Рубцовск – граница с Республикой Казахстан 173+030 – км 175+060 в Алтайском крае

Рисунок 25. Участок федеральной автомобильной дороги Р-256 «Чуйский тракт» Новосибирск-Барнаул – Горно-Алтайск граница с Монголией на участке км 216 – км 233, Алтайский край с цементобетонным покрытием.