Судить по «одежке»: «тело» дороги необходимо правильно одеть
Дорога — это целый организм, и от того, как он одет, зависит не только его внешний вид, но и здоровье и дальнейшее благополучие.
Конечно, дороги бывают разного назначения и, соответственно, категории. Можно ограничиться отсыпкой грунта — утрамбовать его в один проход или подсыпать щебнем, — но только там, где транспорт, особенно тяжелогрузный, ходит редко. Кстати, таких дорог у нас немного: климат не тот. А уж на оживленных направлениях дороги приходится строить капитально, с соблюдением всех нормативов и правил.
Преимущественно такие дороги представляют собой многослойный пирог. Сначала сам грунт на дне выемки, в которую уложат «тело» дороги; грунт, естественно, требует основательной трамбовки. На грунт отсыпают слой песка, поверх него укладывается щебень, на который ложится подстилающий слой асфальта, и «полируют» этот пирог покрывающим слоем асфальта.
Проблемы федерального значения
Все это там, где грунт надежен и не требует дополнительных усилий по его укреплению. В нашей стране почти повсеместно такие усилия как раз нужны: российские почвы, как правило, переувлажнены и состоят из глины, суглинков и супесей — самых ненадежных для целей дорожного строительства. Но органы власти, автомобилисты и в общем все население почему-то требуют, чтобы дороги были широкими, гладкими и долговечными.
И изыскатели, и проектировщики вынуждены проводить трассировку по болотам, пескам и суглинкам, закладывая в проект целый комплекс мероприятий по укреплению грунтов. Причем рассчитывать приходится и на проводку через торфяники, и по вечной мерзлоте, и через степи и тундру — и везде разные почвы, климатические условия, водный баланс и так далее.
Ветеран-строитель, почетный дорожник Кабардино-Балкарии Александр Волков рассказывал, как мучились проектировщики в советское и постсоветское время на проекте моста через Лену в районе Якутска. Для проектировщика там ад кромешный, потому что берега Лены — многометровые илистые отложения, лежащие на водоносных слоях почвы, под которыми вечная мерзлота. На строительстве Керченского моста была та же беда — многометровый слой ила, но он не лежал на вечной мерзлоте, и сваи, пусть через десятки метров, все же достигали твердой коренной породы.
Геосинтетика как необходимая мера
Вообще термин «дорожная одежда» очень удачный. Одежда должна быть современной и практичной. Именно поэтому в дорожном строительстве широко используются передовые технологии и материалы. Мы ведь еще помним времена, когда дороги строились из гравия с последующей заливкой его битумом. Пересекая такую дорогу в летний солнечный день, пешеходы сильно рисковали обувью, безнадежно вязнувшей в полурасплавленном дорожном покрытии. Сейчас же и песок должен подходить по зернистости и составу, и щебень быть кубовидной формы, да разных фракций, да из подходящих пород.
А уж асфальт ныне — целый химнабор из таблицы Менделеева, где твердые частицы связываются битумом с дополненными модификаторами свойствами.
И все эти текучие и сыпучие сущности необходимо не просто механически соединить друг с другом, а уложить в строгой последовательности с обязательной прикаткой тяжелыми катками. Но, как говорилось выше, и в этом случае они не всегда правильно взаимодействуют друг с другом. Именно для того, чтобы такое взаимодействие происходило правильно, на помощь дорожным строителям и пришел современный строительный материал под общим названием геосинтетика — целый набор полимерных материалов, служащих разным целям. Это геотекстиль — тканый и нетканый, — георешетки, геосетки, геоматы и так далее. Геотекстиль тоже бывает разного назначения — для отсечения влаги, для фильтрации, для защиты от эрозии. Георешетки призваны армировать сыпучие материалы, не допуская их расползания под силой тяжести. Есть материалы дренирующие, есть защищающие разные слои от перемешивания, что грозит потерей структуры. В общем, геосинтетика выполняет функцию корректирующего белья, не дающего изобильным телесам вываливаться за корректные параметры.
Где? Что? Когда?
Принят целый комплекс ГОСТов по применению геосинтетики в дорожном и общегражданском строительстве. Например, ГОСТ Р 53225-2008 регламентирует применение этих материалов при расчете дорожной одежды по предварительному национальному стандарту (ПНСТ) и отраслевым дорожным нормативам (ОДН). В нем однозначно записано, что применение геосинтетических материалов для армирования покрытия оказывает влияние на ряд показателей: возрастает сопротивление растягивающим температурным напряжениям; повышается сопротивление растяжению при изгибе; уменьшается влияние усталостных процессов вследствие армирования покрытия; увеличиваются фактические межремонтные сроки в зависимости от характеристик применяемого материала и категории автомобильной дороги.
Армирование улучшает и повышает механические свойства грунта или других строительных материалов путем использования механических свойств геотекстильного или геотекстилеподобного материала.
В наборе геосинтетики есть материалы, предназначенные для дренажа — сбора и отвода поверхностного стока грунтовых вод, защиты от эрозии, изоляции и гидроизоляции. К геосинтетике относятся все материалы, в которых как минимум один компонент изготовлен из синтетического полимера в виде полотна, лент или трехмерной структуры, используемых в контакте с грунтом и другими строительными материалами для создания дополнительных слоев (прослоек) различного назначения (армирующих, защитных, фильтрующих, дренирующих, гидроизолирующих, теплоизолирующих) в транспортном, трубопроводном строительстве и гидротехнических сооружениях.
Также в различных нормативных уложениях регламентируется выбор геосинтетического материала или набора материалов в зависимости от условий района строительства, комплекса климатических, инженерно-геологических, включая геоморфологические, гидрологических и геокриологических показателей и характеристик. При этом важно учитывать устойчивость материалов к температурным воздействиям, уровням PH, их биологическую устойчивость. Определение необходимых физико-механических характеристик геосинтетического материала производится на основании инженерных расчетов дорожных конструкций. Современные геосинтетические материалы по способу производства и применения различных добавок и пропиток значительно расширяют традиционные области и условия применения. Для определения возможности применения геосинтетического материала должны быть использованы данные результатов испытаний, подтвержденные в специализированной лаборатории на соответствующие показатели.
Экономический эффект
Применение геосинтетики, которая по ряду своих физических характеристик намного превосходит традиционные стройматериалы, дает отчетливые преимущества по некоторым параметрам, в том числе в части экономических показателей. В некоторых аспектах монетизированная выгода от применения синтетических материалов (которые специально создавались под определенные цели) в несколько раз выше по сравнению с традиционными материалами.
Так, к очевидным преимуществам использования геосинтетики можно отнести то, что оно ведет к существенному уменьшению толщины слоев дорожной одежды и к общему снижению толщины всей дорожной конструкции. Это, в свою очередь, приводит к значительному сокращению объемов строительных материалов, логистических и трудовых затрат, сроков строительства.
Так, устройство слоев дорожной одежды с устройством армирующей прослойки в соответствии с соответствующим ГОСТ и без нее дает небольшую, казалось бы, положительную разницу в пользу геосинтетики — 1 148 657,83 рублей за 100 кв. м против 1 207 527,77 рублей. Но здесь есть и отложенный эффект, связанный со снижением касательных напряжений в слабосвязных слоях дорожной одежды, укрепляется сдвигоустойчивость всей конструкции, увеличиваются фактические межремонтные сроки в зависимости от характеристик применяемого материала и категории автомобильной дороги.
Следующий плюс в том, что, если в районе строительства отсутствуют грунты, пригодные для противофильтрационных устройств, геосинтетика однозначно выручит с большой экономической выгодой при строительстве каналов, водоемов и накопителей с обустройством противофильтрационных экранов. Это также дает ощутимый результат при формировании дорожных откосов. Без использования соответствующих видов геосинтетики 100 кв. м откосов будут стоить 141 709,34 рублей; с применением геосинтетики те же 100 кв. м обойдутся всего в 38 899,56 рублей.
При строительстве армогрунтовых конструкций для усиления оснований автомобильных и железных дорог, а также для возведения земполотна в сложных условиях строительства, таких, как наличие просадочных грунтов или болотистой местности, хорошо себя зарекомендовало применение прослойки из тканого геотекстиля. Здесь стоимость за 100 кв. м без геосинтетики составляет 156 391,34 рублей против 30 671,78 рублей с применением геотекстиля.
Вячеслав НЕКОРКИН, соучредитель компании GeoSM, производителя геосинтетических материалов:
«Из препятствий повсеместному внедрению геосинтетики в дорожном строительстве я бы в первую очередь выделил недостатки нормативной базы их применения. Сейчас в ней отсутствуют указания о применимости различных видов геосинтетических материалов в конкретных условиях, все еще не придуман четкий математический расчетный аппарат их использования в насыпях и конструкциях дорожных одежд, а отмена отраслевых дорожных методических документов, принятых в 2008-2010 годах, и вовсе создает нормативный пробел, препятствующий повсеместному внедрению геоматериалов в сферу дорожного строительства.
Из-за несовершенства системы регламентации возникают препятствия на стадии прохождения экспертизы проектной документации и внесения в нее изменений. При оценке стоимости инновационных проектных решений государственная экспертиза не может получить расценки в государственных элементных сметных нормах и федеральных единичных расценках на строительные работы, результатом чего являются недостаточно отработанный механизм поддержки применения геосинтетических материалов в дорожном хозяйстве со стороны государства и отсутствие межотраслевой системы подготовки кадров в этой сфере. Что касается использования геосинтетики при строительстве бетонных дорог и дорог с подстилающими слоями (с использованием тощих бетонов), то обычно здесь применяются схожие принципы и технологии. Геосинтетика используется в таких случаях все так же для улучшения свойств дорожного покрытия, повышения его прочности и долговечности.
Конкретные решения по выбору типа и конфигурации геосинтетических материалов могут различаться в зависимости от конкретных условий строительства и требований к дорожному покрытию. Надо отметить, что применение геосинтетики не требует специальных знаний или умений. Обычно поставщики данных материалов предоставляют технологии укладки, при соблюдении требований которых их монтаж и применение не вызывают трудностей. Напротив, геосинтетические материалы разрабатываются в том числе с расчетом на ускорение и упрощение их использования при строительстве в самых различных условиях. Исключением в этом вопросе, пожалуй, является использование геомембраны для масштабных объектов: полигонов ТБО, шламохранилищ, водоемов с большой площадью и т. д. Тут важным фактором является правильная сварка полотен между собой. Она должна проводиться профессионалами с соответствующими навыками и лицензиями с помощью специальных аппаратов для сварки — экструдеров или фенов»