Технологические процессы строительства автомобильных дорог

Технология строительства дорог.

Первый этап любого строительства (или реконструкции) — это, конечно, проектирование. Затем проводятся геологические изыскания, во время которых становится понятной специфика рабочей зоны. На основании этих данных разрабатывается план строительства дороги. Также в процессе можно получить массу сопутствующей информации — например, выявить опасные для дорожного строительства природные процессы. Дальнейшие строительные работы условно можно разделить на такие этапы, как:

Топографическая съемка и разбивка участка строительства

На этом этапе осуществляется анализ местности, по которой будет проходить дорога. Важно отметить, что устройство автомобильных дорог всегда предполагает необходимость топографической разметки территории, в том числе в тех случаях, когда речь идет о строительстве дополнительной развязки или параллельной дороги.

Анализ строительного участка осуществляется геодезистами с использованием специального оборудования. При этом анализируются особенности рельефа, грунта, наличие понижений и так далее.

В ходе подготовительного этапа осуществляется расчистка территории, перенос коммуникаций, устранение любых механических преград. В случае, если речь идет о строительстве дополнительной развязки, возможно частичное или полное перекрытие движения.

Возведение земляного покрытия, создание насыпи в случае необходимости

Собственно строительные работы начинаются с создания искусственной возвышенности. Для этого чаще всего используют песчаную смесь. При этом каждый следующий слой песка обязательно утрамбовывается, чтобы создать надежную основу для будущей дороги.

Выравнивание участка, устранение рельефа

Обязательным этапом устройства автомобильных дорог является устранение микрорельефа территории. Поверхность, на которую будет уложен асфальт, должна быть идеально гладкой.

Строительство водоотвода и вспомогательных конструкций

Водоотвод обеспечивает безопасное отведение воды от будущего дорожного покрытия. Его монтаж осуществляется в соответствии с особенностями рельефа местности, так, чтобы влага стекала на достаточное расстояние от дороги.

Укладка «подушки» — амортизационного слоя

Так называемая «подушка» служит для сглаживания механического воздействия на дорожное покрытие. Она осуществляет амортизирующее действия, в результате чего покрытие будет служить гораздо дольше.

Щебень или материал с аналогичными свойствами – это обычная основа для дорожного полотна. Он служит базальтовым слоем дороги, легко выдерживая многотонное механическое воздействие.

Укладка финишного покрытия

Современные технологии позволяют укладывать дорожное покрытие достаточно быстро, и при этом обеспечивать высочайшее качество готового полотна. Дороги, построенные по этим технологиям, отличаются долговечностью и надежностью.

Последний этап – приготовление дороги к открытию движения. Он включает в себя не только разметку полотна, но также монтаж дополнительных конструкций, установку дорожных знаков и так далее.

Одним из важнейших элементов дорожного строительства является асфальтирование, когда на подготовленное основание земляного полотна (каменный или железобетонный «скелет») распределяется асфальтовая смесь (в один или несколько слоев), затем она «утаптывается» — и дорога готова. От того, насколько качественной будет эта смесь и насколько профессионально будут проведены работы, во многом зависит «долголетие» той или иной дороги. Ведь верхний слой дорожного покрытия не случайно называют «слоем износа» — ежедневно на него давит огромная масса проезжающих автомобилей. А значит, надо сделать это покрытие крепким и долговечным. Укладка асфальта может производиться из различных материалов: асфальтобетона, литого асфальта, щебня, щебня с битумной пропиткой, гравия или пропитанного грунта и др. Зачастую при строительстве дорог используется битум или так называемые вторичные стройматериалы: асфальтовая крошка, битый кирпич и асфальтовый скол. Самым распространенным видом строительства является укладка асфальтобетона. Асфальтобетон — это смешанные вместе щебень, песок, каменная мука и собственно расплавленный асфальт. Эту «начинку» выкладывают на земляное основание в несколько слоев. Кстати, из-за многослойности дорожного полотна его зачастую называют «дорожный пирог». Количество слоев зависит от различных факторов, но прежде всего — от предполагаемой транспортной нагрузки. Примечательно, что щебень в нижние слои кладут более крупный, для того чтобы дорога была крепкой, устойчивой, долговечной. А в верхние слои засыпают щебень мелкий — это придает покрытию дороги такие качества, как высокая износостойкость и водонепроницаемость. Кроме того, благодаря наличию мелкого щебня поверхность дороги получается немного шероховатой, а это необходимо для того, чтобы шины автомобилей не пробуксовывали.

Укладывают асфальт, как правило, при помощи специальной техники. Можно сделать это и вручную, если позволяют объемы строительства. Однако чаще всего без асфальтоукладчиков при строительстве не обойтись. Ну а знаменитый каток, утрамбовывающий асфальт, делает поверхность дороги ровной, целостной и крепкой. Кстати, существует разновидность катка — виброкаток. Его специальная технология заставляет сам каток постоянно вибрировать, что дает дополнительную «утрамбовку», и асфальт становится более плотным и прочным. Еще один вид укладки асфальта — технология работы с так называемым литым асфальтом. Это такая же смесь, но приготовленная при очень высоких температурах плавления. Вязко-текучую смесь привозят к месту строительства в специальных контейнерах, сохраняющих температуру, и горячую выливают на место будущей дороги. Литой асфальт пластичный, его легко укладывать, и не требуется дополнительное уплотнение. Дорога, сделанная из такого асфальта, выдерживает большие транспортные нагрузки, хорошо противостоит износу и коррозии от воздействия шипованых шин и противогололедных реагентов. Кроме того, литой асфальт хорошо поглощает шум. С появлением новых технологий строительство дорог постоянно совершенствуется. Использование более современной техники и высококачественных материалов позволяет не только снизить стоимость строительства, но еще и гарантировать надежность и долговечность будущей дороги. Например, улучшается состав асфальтобетонного покрытия, благодаря чему дороги становятся более безопасными и прочными. Так, в смесь могут включаться компоненты, улучшающие сцепные свойства с автомобильными колесами — на таких дорогах водителям не страшен дождь или легкое обледенение. Или в битум добавляют специальные модификаторы — и в таком случае асфальтобетон при резких скачках температур будет меньше растрескиваться. А модифицированный битум в сочетании с гранитными наполнителями и особыми добавками защитит покрытие от «капризов природы», когда дороги то замерзают, то оттаивают, то снова замерзают, от чего их качество портится.

К технологическим процессам строительства дорог, оказывающим воздействие на окружающую среду относят:

— вырубка деревьев, снятие и перемещение почвенно-растительного слоя;

— скопление на территории отходов;

— движение транспорта, работа механизмов и машин;

— расчленение ландшафта, отчуждение территории;

— разработка котлованов и траншей, перемещение, укладка грунта и других материалов при возведении земляного полотна, устройства подстилающих слоев и оснований дорожных одежд;

— производство материалов и изделий на предприятиях дорожного строительства;

— монтаж конструкций, сварочные работы;

— функционирование пунктов обеспечения дорожного строительства.

Загрязнение окружающей среды при работе дорожно-строительной техники (краны, автопогрузчики, передвижные компрессоры, экскаваторы, катки, автогудронаторы и пр.) носит временный характер, обусловленный продолжительностью строительства (ремонта) дороги и обуславливает:

— загрязнение почвы нефтепродуктами в результате проливов, протечек (сливов, смывов с дорожной полосы и испарение) горючесмазочных материалов при заправке, эксплуатации, обслуживании техники;

— шумовое воздействие, создаваемое работающей техникой (оборудованием);

— образование пыли при движении транспорта и при транспортировке строительных материалов.

Источниками выделения загрязняющих веществ в атмосферу в период строительства и ремонта автомобильной дороги являются: работающая строительная техника; пылящие поверхности земляного полотна, грунтов в кузовах автомобилей и при перевалке (пересыпке); автомобильный транспорт, задействованный на транспортировке строительных конструкций, грунтов и каменных материалов, а также участки отсыпки земляного полотна, участки устройства дорожной одежды, площадки грунтовых строительных материалов, площадки устройства труб, и др.

Строительство дороги связано с землеотводом, вследствие чего происходит изъятие или отчуждение земельных участков, необходимых для размещения непосредственно как самой автодороги так и ее конструктивных элементов и элементов инфраструктуры (в постоянный отвод — непосредственно полоса отвода и резервно-технологическая полоса) и временный отвод — для резервов, карьеров и землевозных дорог и для сооружений производственной базы). Нормы отвода земель для размещения автомобильных дорог и (или) объектов дорожного сервиса установлены Постановлением Правительства РФ от 02.09.2009 (в ред. от 11.03.2011) № 717 «О нормах отвода земель для размещения автомобильных дорог и (или) объектов дорожного сервиса».

Создание карьеров влечет за собой не только отвод земель, но и приводит к изменению микроклимата, первоначального рельефа местности и гидрографии района. Большое количество пыли и вредных газов образуется при массовых взрывах, неорганическая пыль наряду с оксидом углерода является главными загрязнителями атмосферы карьеров (табл. 2). При разработке месторождений открытым способом образуются большие площади земель, разрушенных горными работами, при определенных метеорологических условиях они становятся интенсивными источниками пылеобразования.

Таблица 2. Концентрация пыли для различных технологических операций при строительстве автодороги

Используемые в технологических процессах строительства и ремонта автомобильных дорог продукты и материалы могут содержать вещества, оказывающие вредное и токсичное воздействие:

Таблица 3

о- с остронаправленным механизмом действия; а — вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях; к — канцерогены; ф — аэрозоли преимущественно фиброгенного действия; р- раздражающее действие на слизистые оболочки и глаза: х- химические ожоги; а — аллергические реакции; н — воздействие на нервную систему.

К ядовитым веществам и материалам, используемым в дорожном хозяйстве, относятся: ядовитые сжатые и сжиженные газы (хлор, сернистый газ, аммиак, бутан, пропан), этилированный бензин, метанол (метиловый спирт), бензол, дихлорэтан, ацетон, антифриз, анилин, смолы (карбамидные, синтетические) кумароновые, эпоксидные, фурфороланилиновые, дегти, лакокрасочные разбавители и т.п. К едким веществам и материалам относятся: кислоты (азотная, соляная, серная, уксусная, масляная и другие), щелочи, сода каустическая, разжижители битума, органические растворители и т. п.

При возведении земляного полотна автомобильных дорог первой технологической операцией является снятие плодородного слоя (верхней гумусированной части почвенного профиля, обладающей благоприятными для роста растений химическими, физическими и агрохимическими свойствами). При срезке почвенного слоя на полосе отвода и перемещении его на некоторое расстояние почва подвергается механическому нарушению, которое приводит к нарушению морфологического строения почв, и как следствие происходит трансформация физико-химических, биохимических, водно-физических свойств почв [1]:

б) уплотнение почв в результате выполнения строительно-монтажных, транспортных и заготовительных работ;

в) разрушение почвенной структуры (возникает при использовании дорожной техники без достаточного учета физико-механических свойств плодородного слоя);

г) заболачивание (изменение водного режима земель из-за необеспеченности водоотвода или поднятия грунтовых вод);

д) иссушение (например, связанное с понижением уровня грунтовых вод);

е) оползни (отрыв и перемещение вниз по склону земляных масс);

е) химическое загрязнение в результате выброса выхлопных газов и возможных протечек горюче-смазочных материалов;

ж) уничтожение коренной растительности.

На вырубках в полосе землеотвода при неглубоком уровне грунтовых вод в благоприятствующих для этого геоморфологических условиях активизируются процессы заболачивания.

Возможные воздействия автомобильной дороги на геологическую среду, почвенный покров и земли могут проявиться в изменении стабильности грунтовых масс, сопротивляемости эрозии, плодородия почвенного покрова, проявлении неблагоприятных экзогенных процессов (геологические процессы, вызываемые строительством дороги представлены в табл. 4).

Таблица 4. Геологические процессы, вызываемые строительством дороги

Воздействие на поверхностные воды в период проведения строительных работ вызвано:

— изъятием воды на хозяйственно-питьевые нужды и водоотведением при работе строителей;

— загрязнением природных вод сточными водами, а также отходами, образующимися в период строительства;

— эрозия берегов. Изменение сечения русла;

— изменение формы потока, сечения русла, расхода воды;

— изменение русла у мостовых переходов.

Основное возможное воздействие на подземные воды при производстве строительно-монтажных работ связано с сооружением земляного полотна, что вызывает изменение и перераспределение поверхностного и в меньшей степени подземного стока, условий увлажнения грунтовой толщи на прилегающей к дороге территории. Заглубление фундаментов под уровень грунтовых вод, укладка водопропускных труб, строительство мостовых опор и т.д. уменьшает площадь поперечного сечения потока грунтовых вод, это вызывает подъем их уровня. К подъему уровня грунтовых вод также приводит строительство на заболоченных участках и болотах без выторфовывания. Наиболее существенное воздействие на водотоки и водоемы будет оказываться при строительстве мостов в их местах пересечения с проектируемой автомагистралью.

Шум, создаваемый в процессе строительных работ, образуется в результате сложного суммирования шумов различных локальных источников разной звуковой мощности (бульдозера, эксковаторы, компрессоры, пневмомолотки, автосамосвалы).

Строительство и реконструкция дорог связаны с потреблением значительных объемов материалов: удельный расход на 1 км приведенной длины (2Ч3,5 м) дороги составляет (кг): битума — 650, металла — 820, термопласта — 0,0074, краски — 0,0062, металла (арматуры) — 0,82, противоголеледных реагентов — 2,05. В период строительства и ремонта автодороги, как и в процессе ее эксплуатации происходит разрушение почвенного покрова на участке строительства, а также загрязнение и захламление прилегающей территории (расчет отходов материалов при строительстве (при использовании сыпучих материалов — песка, щебня, асфальтобетонных смесей, бетонной смеси; использовании пиломатериалов, кирпича, электродов и т.д.; при монтаже железобетонных конструкций и т.д.).

Инженерные сооружения, к числу которых относятся мостовые переходы, трубы, развязки, тоннели различного заложения, подпорные стенки и защитные сооружения имеют свою специфику влияния на окружающую среду. При строительстве мостовых переходов происходит переформирование береговой линии, изменение сечения водотока и контуров водоема, при этом нарушается гидрологический режим, проявляются размывы и потеря общей устойчивости массива, одновременно зачастую возникает необходимость охраны рыбных запасов, так как могут быть уничтожены нерестилища и зимовальные ямы, в которые ежегодно устремляются косяки рыбы. Источниками загрязнения водной среды при строительстве мостов являются: взмучивание воды глинистыми частицами при производстве всех видов земляных работ в русле и пойме водотока, в результате размывов русла при его стеснении постоянными элементами моста и временными вспомогательными устройствами, попаданием нефтепродуктов (ГСМ, топлива и др.), цемента, добавок к смесям (и пр.), отходов стройплощадок и т.д. [6]

Высокая концентрация взвешенных осадков снижает продуктивность водных организмов и вызывает исчезновение наименее устойчивых видов из местообитаний в зоне воздействия сооружаемых мостовых переходов. Гибель кормовых организмов приведет к снижению рыбопродуктивности участков водных объектов, которые попадают в зону производства работ при строительстве мостов и прокладке водопропускных труб. Взвешенные минеральные частицы, попадающие в водотоки при перепланировке береговой линии, при работе строительной техники в руслах и на берегах рек, ухудшают качество воды, оказывают негативное влияние на динамику численности популяции гидробионтов, как следствие нарушаются биотические связи в водном сообществе. При оседании минеральных частиц обширная зона вдоль берегов покрывается осадком, в результате этого разрушаются сложившиеся биотопы, цикличность размножения зоопланктона, наблюдается гибель организмов на личиночной стадии развития.

Воздействие на флору и фауну территории на стадии строительства автодороги начинается с вырубки лесных и кустарниковых насаждений и раскорчовки в полосе будущего коридора трассы и на участках под вспомогательные объекты. В результате антропогенной нагрузки меняется структура фитоценозов: в травяно-кустарничковом ярусе вблизи трассы вероятно выпадение чувствительных видов лесного разнотравья (особенно редких видов), их замена луговыми и видами, синантропизация флоры. При строительстве дорог на болотах отмечается гибель мохового покрова, исчезновение ряда болотных видов и появление рудеральных, а также корневищных гидрофильных растений (хвощей, вейников, пушицы). Строительство автодорог затрагивает площади местообитаний животных, их кормовые угодия. Животные испытывают факторы беспокойства (шум, вибрация, свет от работающей транспортно-строительной техники). В ходе сооружения дороги возникают барьерные факторы, препятствующие свободной их миграции к местам временного и постоянного обитания, что затрудняет обмен генофонда и поиск кормовых ресурсов.

Количество и качество автодорог свидетельствует не только о благосостоянии населенного пункта (будь то мегаполис или небольшой поселок), но и характеризует уровень развития страны в целом. С чего же стоит начать выполнение строительных работ? Ведь строительство автомобильных дорог — это сложный многоэтапный процесс, который требует больших финансовых и физических затрат. Первоочередной задачей является выбор надежного подрядчика, в чьем арсенале имеется квалифицированная команда профессионалов и специализированная техника. Подрядная организация в лице специалиста составляет список мероприятий по выполнению поставленной задачи и производит калькуляцию себестоимости работ.

Этапы строительства автомобильной дороги

Качественно сделанная автодорога должна соответствовать необходимым стандартам, так как это является залогом безопасности и комфорта не только водителей, но и пешеходов. Первым этапом любого строительства или реконструкции является проектирование, после чего разрабатывается план постройки дороги. Последующие работы можно разделить на такие этапы:

• топографическая съемка и разбивка участка. Специалисты подрядной организации проводят геодезические работы на местности, делают замер территории и анализ рельефа, определяют глубину грунтовых вод и тип грунта;
• подготовительные работы. На этом этапе осуществляется расчистка местности, перенос коммуникаций, а также устраняются всевозможные преграды, которые могут стать помехой при строительстве дороги;
• составление сметы затрат и закупка необходимых стройматериалов;
• земляные работы. Для качественного строительства автодороги в первую очередь происходит устранение рельефа территории, разравнивание грунта, при необходимости — создание углублений, или же, наоборот, возведение насыпей. Для этого применяют специализированную технику;
• монтаж водоотвода. При строительстве новой дороги обязательным этапом является устройство водоотвода, который обеспечит безопасное устранение воды с автодорожного покрытия на достаточное расстояние;
• укладка «подушки». Правильно уложенное основание является залогом успешного конечного результата строительства дороги. «Подушка» служит амортизационным слоем и сглаживает механическое воздействие на дорожное покрытие. Для создания основания используют песчано‑гравийную смесь, или же песок и гравий по отдельности. Материалы укладываются слоями, после чего тщательно разравниваются и утрамбовываются при помощи спецтехники;
• укладка финишного слоя и разметка дороги. Использование современных инновационных технологий обеспечивает высокое качество дорожного покрытия. После укладки полотна автодорогу подготавливают к открытию движения — на ее поверхность наносят разметку, устанавливают знаки и прочее.

При необходимости до начала выполнения запланированных дорожных работ происходит строительство временной объездной дороги. Ее сооружают в виде насыпи той высоты, которая указана в рабочем проекте. После завершения строительства объезд демонтируют.

Финишное покрытие — залог долговечности и надежности дороги

Верхний слой дороги подвержен наибольшему износу, так как на него ежедневно оказывается давление большой массой проезжающих автомобилей. Поэтому от того, насколько профессионально проведены строительные работы и какие материалы при этом использовались, напрямую зависит надежность и долговечность автомобильной дороги. Существует следующие распространенные виды дорожных покрытий:

• асфальтобетон. Такой вид укладки в строительстве еще называют «дорожным пирогом» (из‑за его многослойности). Послойное распределение щебня, песка, каменной муки и расплавленного асфальта дают возможность поверхности выдерживать большие транспортные нагрузки. Количество слоев зависит от многих факторов (например, от степени загруженности дороги). Добавление в смесь такого материала, как щебень, наделяет покрытие высокой износостойкостью и водонепроницаемостью. Благодаря шероховатой структуре щебня обеспечивается необходимое трение между дорогой и шиной, что не дает автомобилю буксировать;
• литой асфальт. Представляет собой вязкотекучую смесь, которая готовится под воздействием высокого температурного режима из тех же материалов, что и асфальтобетонное покрытие. На стройплощадку ее доставляют в специальных контейнерах, которые способны сохранить ее температуру, поскольку именно горячую смесь выливают на место будущей дороги. Такой асфальт способен выдержать большие транспортные нагрузки, обладает высокой износостойкостью, противостоит коррозии от воздействия шин с шипами и реагентов, которые препятствуют скольжению в зимний период.

Спецтехника, используемая при строительстве автомобильной дороги

Для укладывания асфальта используют специализированную технику, которая способствует оптимизации рабочих процессов, экономии времени и трудозатрат. Применение современных технологий на стройплощадке в принципе невозможно без спецоборудования. Кроме того, спецтехника, которую используют для строительства асфальтовых дорог, оказывает большое влияние на конечный результат проделанной работы. Чтобы качественно и в срок выполнить поставленные задачи, обычно используют стандартный набор спецмашин, а именно:

• экскаватор. При строительстве дороги его применяют для транспортировки сыпучих материалов (щебня, песка и прочих) и перемещения грунта;
• бульдозер. Спецтранспорт используют для расчистки поверхности и ее планировки, перевозки и резания грунта;
• грейдер. Назначение агрегата в дорожном строительстве заключается в планировке основания и устройстве земляного полотна при строительстве дороги;
• асфальтоукладчик. Его основными функциями являются распределение и утрамбовка асфальтобетонной смеси по предварительно подготовленному дорожному полотну;
• каток. Спецмашину используют для уплотнения и утрамбовки асфальта;
• бетоносмесители. Применяют для изготовления бетонных смесей.

Кроме того, спецтехника, которую используют для строительства дорог, является достаточно дорогостоящей, поэтому многим предприятиям и организациям выгоднее воспользоваться услугой аренды. Это поможет арендатору избежать расходов, связанных не только с приобретением, обслуживанием и ремонтом собственных спецмашин, но и с простоем оборудования, после окончания строительства дороги, а также с выплатой зарплаты дополнительному обслуживающему персоналу.

Постоянно расширяющаяся сеть автодорожных магистралей требует внедрения инновационных технологий и разработок, которые связаны с дорожным строительством. Использование качественных материалов, современной спецтехники позволяет не только существенно снизить стоимость работ, но и построить действительно надежные и безопасные автотрассы. Среди многих компаний, занимающихся строительством, реконструкцией и ремонтом дорог, ООО «Лидинг» сумела накопить многолетний опыт по использованию передовых европейских технологий, чтобы воплотить их в процессе работы.