О вечном: дорожные работы

Жителям крупных городов, в частности, Екатеринбурга, практически круглый год приходится сталкиваться с таким явлением как автомобильные пробки. Одна из причин их образования – постоянные ремонтные работы на автодорогах города. Недовольство горожан, как правило, сопровождается вопросом: «Неужели нельзя сделать качественное покрытие раз и навсегда?!». А действительно, возможно ли такое?

Особенности развития отечественных дорог

У России — свой путь, это проявляется во всем, в том числе, и в строительстве дорог. В прошлые века наша страна испытывала недостаток в легкодоступных каменных материалах, в связи с этим долгое время все дорожные работы сводились к осушению дорожной полосы и укреплению особо сложных участков древесными материалами. Началом официального дорожного строительства можно считать 1722 год, когда Сенатским указом было предписано построить дорогу между Петербургом и Москвой. Она планировалась как грунтовая, однако сложность грунта и гидрологических условий тех территорий привели к новым указам, согласно которым магистральные дороги должны были строиться с использованием камня. В 1786 году в России была утверждена конструкция двухслойного дорожного покрытия. Между прочим, именно в нашей стране впервые была предложена технология укатывания щебня катками, задолго до аналогичных разработок французских инженеров. По мнению специалистов, трудности получения каменных материалов, суровость климата и его значительное разнообразие предопределили творческое развитие в России конструкций щебеночных дорожных покрытий. И в настоящее время ведутся непрерывные поиски более совершенных технологий и материалов, которые позволили бы строить дороги с максимальной эффективностью.

А как у них?

Проблеме качества дорог в большинстве стран мира уделяется все больше внимания. Это понятно, потому что стабильный экономический рост невозможен без надежно и эффективно функционирующей дорожной сети. Существуют технологии поддержания дорожных покрытий в хорошем состоянии, технологии реконструкции разрушающихся или давно спроектированных покрытий. В США, например, Федеральная Дорожная Администрация страны проводит политику постоянного увеличения инвестиций на техническое обслуживание. Это способствовало, в частности, разработке Стратегической программы исследования дорог.

В каждой климатической зоне, будь то Азия, Африка, Европа, — свои особые рекомендации, учитывающие к тому же и проблему сохранения окружающей среды. Поэтому неслучайно таким успехом пользуются во многих странах технологии, в которых применяются переработанные материалы (например, автошины), системы холодных защитных покрытий, основанных на использовании битумных эмульсий.

В чем причина?

Российские дороги своим плохим качеством известны во всем мире, это весьма печальный факт. Чем же объяснить, что большинство наших дорог не соответствует европейским требованиям, больше подвержены разрушению, чем транспортные пути в странах с развитой дорожной инфраструктурой?

Специалисты РОСДОРНИИ говорят о таком явлении, как усталостное разрушение покрытия. Эта теория разработана уже несколько десятилетий назад. Чтобы вникнуть в суть проблемы, нужно хорошо представлять себе экономическую ситуацию в стране на протяжении многих лет, стратегию развития дорожной инфраструктуры, историю научных разработок в этой области. В целом, усталостное разрушение возможно потому, что при каждом воздействии на дорогу происходит ее прогиб. Оно напрямую зависит от толщины слоев дорожной одежды. Чем тоньше слои, тем быстрее идет процесс. Огромное влияние оказывает также плохое содержание дороги. Недостаточный водоотвод, скопление мусора перед трубами, заиленность искусственных сооружений воздействуют даже на толстое покрытие. В этом случае грунт, лежащий в основании, будет находиться в водонасыщенном состоянии, при котором он воспринимает даже самые слабые нагрузки, передающиеся сверху. От этого грунт сдвигается, образуя под покрытием полость. Слои, оказавшиеся над пустотой, начинают разрушаться. Таким образом, правильный водоотвод — один из первых пунктов в сохранении качества дорожного покрытия.

Срок службы дороги зависит от грамотного распределения функций слоев дорожной одежды. У нас принято вниз укладывать малопрочные слои, а сверху размещать асфальтобетон, хорошо сопротивляющийся усталости. Но верхний слой должен защищать нижние слои от проникновения влаги и обеспечивать сцепление покрытия с колесами. Нельзя требовать от асфальтобетона еще и выполнения функции усиления. Таким образом, усталостное разрушение можно отсрочить, уменьшив толщину верхнего и сделав более прочным нижний слой асфальтобетона, потому что именно внизу зарождаются усталостные трещины.

Вообще, согласно документации, срок службы дорожной одежды соответствует 15 годам. После этого дорога нуждается в капитальном ремонте. В реальности, ремонт требуется уже через 8 лет. По привычке вину возлагают на строителей, считая, что они не соблюдают требования проектной документации. Но в данном случае стоит вспомнить, что наиболее активное развитие дорожной сети наблюдалось в нашей стране в середине ХХ века. Для экономики тех времен было характерным стремление удешевить все процессы. Научные разработки, не следующие этой директиве, не имели успеха, долгие годы не признавались, и в жизнь внедрялись методы, сокращающие затраты на строительство дорог. Дорожные слои становились все тоньше, что вело к сокращению срока службы дорожной одежды.

Новый этап в дорожном строительстве наступил в 1996 году, когда Всемирный банк реконструкции и развития профинансировал строительство дорог в нескольких направлениях от Москвы, где наблюдалось несоответствие европейским требованиям. К работе были привлечены специалисты в области конструирования дорожных одежд, которые проанализировали нормы проектирования развитых стран и России. Оказалось, что толщина дорожной одежды в нашей стране на 30% ниже, чем в странах Западной Европы, США, Японии. Пришлось срочно разрабатывать новые нормы строительства. Однако нужно иметь в виду, что даже применение самых современных норм и технологий еще не является гарантией долгосрочной эксплуатации дороги. Не менее важен правильный расчет нагрузки, соответствовать которой и должна толщина дорожных слоев.

Современные методы работы

В России на сегодняшний день немало успешных предприятий, которые занимаются дорожно-строительными работами. Они используют современную специализированную технику и оборудование как импортного, так и собственного производства, разнообразные технологии, которые являются одновременно высокопроизводительными и малозатратными. Например, одна из компаний Санкт-Петербурга произвела ремонт дорожного покрытия Невского проспекта от площади Восстания до Дворцового моста всего за 9 дней. Это весьма обнадеживающий результат, учитывая, какие проблемы создают закрытые на ремонт участки дороги большого города.

Мы регулярно наблюдаем, как на отдельных участках дорог производится фрезерование верхнего дефектного слоя покрытия для последующего заполнения данного участка горячей асфальтобетонной смесью. Такой процесс необходим при возникновении множественных дефектов верхнего слоя дорожного покрытия, при высокой степени его износа, выраженном образовании колеи и тому подобных дефектах. Специалисты-практики рекомендуют использовать в качестве ремонтного материала щебеночно-мастичный асфальтобетон. Его применение позволяет существенно повысить качество и эксплуатационные характеристики дорог после замены несущего слоя, снизить затраты на их содержание и ремонт, за счет особенностей этого материала. Жесткая каркасная структура обеспечивает передачу нагрузки с поверхности в нижележащие слои через непосредственно контактирующие друг с другом отдельные крупные частицы каменного материала. Таким образом, происходит существенное снижение деформаций слоя покрытия, как в продольном, так и в поперечном направлениях. Работоспособность верхнего слоя обеспечивается при этом даже для высоконагруженных дорог в слоях 40-50 мм, а не 50-60 мм, как обычно. Уплотнение покрытия производится гладковальцовыми катками массой 8-10 т с отключенным режимом вибрации. По утверждению дорожников, ЩМА-покрытия в значительной степени повышают эксплуатационные характеристики покрытия — практически отсутствует колееобразование, ямочность, возникновение трещин и прочих дефектов. На весь период эксплуатации обеспечивается стабильность высокого коэффициента сцепления.

Еще одна эффективная технология — ремонт методом струйного нагнетания. Она позволяет осуществлять высокопроизводительный оперативный ремонт дорожных покрытий и санацию развитых трещин с минимальными затратами. Особенно рекомендуется использование данного метода в условиях городского и муниципального хозяйства, а также при ремонте дорог федерального значения. Для ремонта применяется гомогенная смесь «каменный материал/эмульсия». Сама технология включает несколько операций. Сначала высокоскоростным потоком воздуха, подаваемого от компрессора, производится очистка участка — удаление пыли, грязи, посторонних частиц. Затем производится грунтовка, которая обеспечивает адгезию герметизирующего материала и материала покрытия. Для основного этапа работ приготавливается ремонтная смесь. Она состоит из промытого каменного материала фракции 5-8 мм и эмульсии. Эмульсию подбирают с учетом свойств и характеристик используемого каменного материала и материала покрытия, требований технологического процесса, условий эксплуатации. Для успешного проведения всех этапов работы рекомендуется использование комплексной машины ямочного ремонта, управляемой одним оператором. Современное оборудование обеспечивает заполнение ремонтируемого участка, равномерно распределяя подаваемую под давлением гомогенную смесь. Также дается возможность регулирования времени распада эмульсии, что позволяет начать эксплуатацию отремонтированного участка покрытия непосредственно после этого распада.

Для оперативного ремонта дефектов покрытий с малыми площадями подходит технология применения холодного асфальта. Ее отличает минимальная трудоемкость и простота реализации. Очень важно, что работы можно проводить в любое время года и на покрытиях с влажным основанием. В данном случае в качестве ремонтного материала применяется приготовленная заранее смесь холодного асфальта. Такая готовая смесь имеет срок хранения до 1 года. Технологические операции — очистка поверхности от посторонних предметов и частиц, заполнение ремонтируемого объема готовой смесью холодного асфальта, уплотнение уложенной смеси. Последний этап работ рекомендуют производить виброплитами с массой 65-100 кг. Для повышения качества ремонта можно дополнительно выполнить грунтовку эмульсией. Провести работы возможно и без уплотнения, в таком случае ремонтный материал укладывается с возвышением смеси над поверхностью дорожного покрытия на 3-6 мм. Уплотнение смеси обеспечит проходящий по участку автотранспорт.

Татьяна Слободяник

По материалам журнала «Стройка. Уральский выпуск»