В статье рассматривается технология реконструкции автомобильных дорог с использованием сборных железобетонных элементов заводского изготовления. Приводится сравнение предлагаемой технологии реконструкции автодорог с традиционной технологией, показываются преимущества новой технологии, обеспечивающей круглогодичное выполнение работ по реконструкции автомобильных дорог.
УДК 625.089.4:625.843
А.В. ВЕСЕЛОВ, канд. техн. наук, доцент, В.Д. КОРНИЕНКО, инженер-архитектор, Магнитогорский государственный технический университет, г. Магнитогорск
Ключевые слова: автомобильная дорога, реконструкция, новая технология, сезонность дорожного строительства, сборные железобетонные элементы, круглогодичное производство работ
Keywords: road, reconstruction, new technology, seasonality of road construction, prefabricated reinforced concrete elements, year-round production
Ежедневно передаваемые в теле- и радионовостях сообщения о дорожно-транспортных происшествиях (ДТП), произошедших на автомобильных дорогах нашей страны, с перечислением количества погибших и раненых граждан напоминают фронтовые сводки. Страна в мирное время постоянно теряет своих людей. Ежегодно на дорогах РФ гибнут десятки тысяч наших соотечественников и сотни тысяч получают увечья и травмы. Одним из наиболее тяжелых по своим последствиям случаем ДТП является лобовое столкновение. Как правило, это происходит в результате выезда транспортного средства на полосу встречного движения. Не на своей полосе движения автомобиль случайно может оказаться по различным причинам, связанным с его технической поломкой, обледенением дорожного покрытия, внезапным ухудшением состояния здоровья водителя и др. Но в большинстве случаев водители сами, добровольно выезжают на «встречку», совершая маневр обгона движущегося впереди автомобиля. Они вынуждены постоянно делать это, подвергая смертельной опасности себя и других участников дорожного движения, потому, что подавляющее большинство российских дорог, включая 92% федеральных трасс, имеют только две полосы движения в разных направлениях (рис. 1).
Обгон движущегося впереди в попутном направлении автомобиля можно было бы легко и безопасно совершать, если бы наши автомобильные дороги строились с четырьмя полосами движения. Кроме того, практика показывает, что зачастую на дорогах, имеющих по две смежные полосы движения в противоположных направлениях, движение автомобилей, едущих с разными скоростями, осуществляется параллельно по соседним полосам. При этом многократно уменьшается вероятность выезда автомобиля на полосу встречного движения, что, соответственно, гарантирует снижение количества ДТП на дорогах (рис. 2).
Посмотрим на проблему автомобильных дорог с двумя полосами движения в другой плоскости. До настоящего времени основным нормативным документом, регламентирующим проектирование вновь строящихся и реконструируемых автомобильных дорог общего пользования Российской Федерации, является СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги». В соответствии с этим документом, все автомобильные дороги IV, III и II категорий с середины 1980-х годов проектировались и строились с двумя полосами движения. Вероятно, в то время темпы выпуска отечественных автомобилей соответствовали темпам строительства автомобильных дорог. Но с распадом Советского Союза и переходом Российской Федерации на рыночный способ ведения хозяйства ситуация коренным образом изменилась. В Россию стали ввозить, а затем и производить на ее территории большое количество автомобилей иностранного производства. Темпы автомобилизации населения резко возросли, в то время как темпы строительства автомобильных дорог оставались на прежнем уровне, а в отдельные годы даже понижались. Лавинообразное увеличение количества автомобилей стало приводить к ускоренному износу и уменьшению пропускной способности дорожной сети, что отразилось в статистических данных, приведенных в открытой печати:
— протяженность участков федеральных трасс, не соответствующих нормативным требованиям по транспортно-эксплуатационным показателям, составляет более 62%, а территориальных – более 76% от общей протяженности дорожной сети;
— доля протяженности федеральных автомобильных дорог, работающих в режиме перегрузки, достигла 28,8%;
— больше половины федеральных трасс имеют неудовлетворительную ровность дорожных покрытий и прочность дорожных одежд.
Предположим, что началом выхода из сложившейся критической ситуации могла бы стать незамедлительная реконструкция автомобильных дорог, исчерпавших резервы своей пропускной способности, т.е. перевод дороги в целом или ее отдельных, наиболее загруженных участков в более высокую категорию. Но сравнение параметров элементов дорог IV, III и II категорий, приведенных в СНиП 2.05.02-85, убеждает в обратном (табл. 1).
Таблица 1. Параметры элементов поперечного профиля проезжей части и земляного полотна автомобильных дорог различных категорий (СНиП 2.05.02-85)
| Параметры элементов дорог | Категории дорог | |||||
| I-а | I-б | II | III | IV | V | |
| Число полос движения | 4; 6; 8 | 4; 6; 8 | 2 | 2 | 2 | 1 |
| Ширина полосы движения, м | 3,75 | 3,75 | ||||
| Ширина проезжей части, м | 2×7,5 | 2×7,5 | 3,75 | 3,5 | ||
| 2×11,25 | 2×11,25 | 7,5 | 7 | 6 | 4,5 | |
| 2×15 | 2×15 | |||||
| Ширина обочин, м | 3,75 | 3,75 | ||||
| Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины, м | 3,75 | 2,5 | 2 | 1,75 | ||
| Наименьшая ширина укрепленной полосы на разделительной полосе, м | 6 | 5 | — | — | — | — |
| Ширина земляного полотна, м | 28,5; 36; 43,5 | 27,5; 35; 42,5 | 15 | 12 | 10 | 8 |
Дело в том, что интенсивность автомобильного движения после реконструкции дорог этих категорий возрастает в несколько раз, в то время как количество полос движения остается прежним (рис. 3).
Результатом подобной реконструкции является возможность повышения расчетной скорости движения автомобилей за счет уменьшения значений уклонов продольного профиля трассы, увеличения радиусов горизонтальных кривых и незначительного увеличения ширины полос движения (рис. 3). Но вместе с тем реконструкция автомобильной дороги, не предусматривающая изменения количества полос движения и лишь частично решающая проблему повышения ее пропускной способности путем увеличения расчетной скорости движения автомобилей, одновременно становится причиной роста числа ДТП с тяжелыми последствиями. Это происходит потому, что в условиях насыщенного двигающимися на высокой скорости автомобилями транспортного потока значительно сокращается продолжительность временного интервала, необходимого для обгона движущегося впереди автомобиля. Следовательно, для повышения безопасности движения и увеличения пропускной способности исчерпавших свои ресурсы автомобильных дорог потребуется проводимая в сжатые сроки их реконструкция, предусматривающая увеличение количества полос движения с двух до четырех.
Но традиционные технологии дорожного строительства не позволяют осуществить быструю перестройку проблемных дорог, поскольку выполнение многих видов работ допускается производить только при положительных температурах воздуха. Определяемая этим обстоятельством сезонность дорожного строительства является основной причиной невозможности ускорения темпов реконструкции и строительства автомобильных дорог. Вместе с тем продолжительность теплых периодов года в большинстве регионов России невелика, что значительно сокращает производственные возможности дорожных строителей успешно преодолеть сложившуюся в нашей стране негативную дорожную ситуацию.
Традиционным технологиям реконструкции автодорог (рис. 4), помимо проблемы сезонности выполнения работ, присущи и другие недостатки. Так, например, для увеличения ширины проезжей части реконструируемой автодороги приходится выполнять одно- или двухстороннее уширение насыпей земляного полотна. При этом значительно увеличивается ширина постоянной полосы отвода земель под автодорогу, что приводит к неизбежному отчуждению больших площадей земельных угодий из сельскохозяйственного оборота территорий, по которым проходит автодорога. При уширении насыпей земляного полотна возникает необходимость реконструкции системы дорожного водоотвода, переноса защитных лесонасаждений и выполнения других работ. У реконструируемой по традиционным технологиям автодороги вследствие разных причин существует опасность оползания или осадки присыпных частей насыпей земляного полотна.
Рис. 4. Типовые поперечные профили автомобильной дороги, реконструируемой по традиционной технологии производства работ: а) с односторонним уширением верха земляного полотна; б) с двухсторонним уширением верха земляного полотна
Очевидно, что решение проблемы перегруженности и повышения качества строительства автомобильных дорог России, ускорения темпов выполнения работ требует иного подхода, использования других дорожных технологий и материалов, нежели те, что применяются в настоящее время. Поэтому авторами данной статьи предлагается рассмотреть новую технологию реконструкции автомобильных дорог с использованием сборных железобетонных элементов заводского изготовления, позволяющую отказаться от устройства уширения насыпей земляного полотна грунтовым материалом. Вместо этого необходимое расширение проезжей части автодороги предлагается обеспечивать строительством с одной или двух сторон существующей насыпи земляного полотна полумостов, выполняемых из железобетонных конструкций заводского изготовления (рис. 5).
Рис. 5. Типовые поперечные профили автомобильной дороги, реконструируемой по предлагаемой технологии производства работ: а) с односторонним уширением верха земляного полотна; б) с двухсторонним уширением верха земляного полотна
Для строительства полумостов предлагается использовать три типа сборных железобетонных конструкций: дорожные балки, дорожные плиты и дорожные стойки. Дорожные плиты укладываются на дорожные балки, которые ранее были установлены перпендикулярно оси автодороги. При этом одним концом балки опираются на монолитные железобетонные буронабивные сваи, изготовленные на обочинах реконструируемой автодороги, а другим концом – на дорожные стойки, установленные в стаканы монолитных бетонных фундаментов, выполненных в вытрамбованных котлованах на полосе дорожного отвода за пределами откосов насыпей земляного полотна. Шаг осей фундаментов, как и шаг буронабивных свай, равен длине балок, имеющих разные пролеты в зависимости от необходимого количества полос движения реконструируемой дороги.
Реконструкция автодорог по предлагаемой авторами статьи методике осуществляется поточным методом, при этом отдельные виды работ предполагается производить с учетом времени года и свойств используемых дорожно-строительных материалов. Так, например, устройство буронабивных железобетонных свай и монолитных цементобетонных фундаментов целесообразно выполнять в теплое время года, поскольку набор прочности бетонной смеси происходит только при положительных температурах окружающей среды. Выполнение работ по монтажу сборных железобетонных конструкций, напротив, не зависит от температуры наружного воздуха и может производиться в холодное время года. При этом за счет рационального распределения годового календарного периода для выполнения работ достигается оптимальная равномерность производственного процесса, сохраняется стабильность кадрового состава дорожно-строительных предприятий, ликвидируется сезонность производства работ и многократно сокращаются сроки реконструкции автомобильных дорог. Выполнение строительных работ на захватках производится специализированными отрядами машин и механизмов в строгой технологической последовательности. При этом возможно одновременное выполнение отдельных видов работ на одной захватке, если это не приводит к нарушению правил техники безопасности, например, устройство буронабивных свай и фундаментов в вытрамбованных котлованах.
Научные исследования авторов статьи по разработке технологии реконструкции автомобильных дорог с использованием сборных железобетонных элементов заводского изготовления являются логическим продолжением исследований по разработке методов строительства автомобильных дорог эстакадного типа из сборных железобетонных элементов [1, 2]. Практическое использование этих исследований придаст новый мощный импульс отечественному дорожному строительству, позволит многократно увеличить темпы реконструкции автомобильных дорог. Появление данной научно-технической разработки имеет повышенную актуальность в связи со вступлением России в ВТО. Кроме того, предлагаемая технология реконструкции автодорог позволяет наиболее полно использовать имеющийся промышленный потенциал нашей страны и минимизировать для Российской Федерации последствия продолжающегося экономического кризиса.
Выводы:
Разработанная технология реконструкции автомобильных дорог позволяет ликвидировать сезонность выполнения дорожно-строительных работ за счет производства работ по монтажу сборных железобетонных конструкций заводского изготовления в холодное время года.
Данная технология дает возможность в максимальной степени использовать прочностные свойства насыпи земляного полотна реконструируемых автомобильных дорог, имеющих необходимое уплотнение грунта, достигнутое вследствие многолетней эксплуатации автодороги.
За счет использования при реконструкции автодороги сборных железобетонных элементов заводского изготовления достигается значительное сокращение объемов производства земляных работ, повышаются темпы и качество выполнения дорожно-строительных работ.
Применение сборных ж/б конструкций при реконструкции автодорог позволяет в большей степени задействовать производственные мощности местных заводов железобетонных изделий для нужд дорожного строительства, обеспечить их заказами, что дополнительно будет способствовать росту экономики данного региона.
Внедрение разработанной технологии реконструкции позволяет увеличивать ширину проезжей части автодорог без увеличения ширины постоянного землеотвода, что способствует сохранению площадей сельскохозяйственных угодий в районах, где производится реконструкция автодорог.
Разработанная технология позволяет выполнять отдельные виды работ (устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах, буронабивных свай, монтаж железобетонных конструкций), используя парк строительных машин, кадры рабочих и опыт строительства организаций, специализирующихся на выполнении строительных работ по возведению объектов гражданского и промышленного назначения.
Применение предлагаемой технологии позволяет при реконструкции автодорог сохранять в неизменном виде существующую систему их водоотвода, что способствует сокращению сроков и снижению сметной стоимости реконструкции.
Библиографический список
1. Веселов А.В., Трубкин И.С. Строительство дорог эстакадного типа как возможность решения дорожной проблемы России. Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: Сб. мат. междунар. науч.-практ. конф. / ПНИПУ. – Пермь, 2012, т. 3, с. 25-264.
2. Веселов А.В. Обоснование экономической эффективности строительства автомобильных дорог эстакадного типа из сборных железобетонных элементов. Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: Сб. мат. междунар. науч.-практ. конф. / ПНИПУ. – Пермь, 2012, т. 3, с. 265-270.
