Развитие и совершенствование технологии и методов строительства автомобильных дорог

Основной целью строительства автомобильной дороги является создание комплекса ее инженерных сооружений с заданными потребительскими свойствами при минимальных затратах финансовых, материальных, трудовых ресурсов и при минимальных сроках строительства.

Технический уровень принятых проектных решений и технологические способы их осуществления в процессе строительства предопределяют транспортно-эксплуатационное состояние вновь построенной и вводимой в эксплуатацию автомобильной дороги; эффективность и качество дорожного строительства непосредственно зависят от применяемой технологии работ и ее соответствия проектным и нормативным требованиям к потребительским свойствам автомобильной дороги.

Технология дорожно-строительного производства - способы, приемы и последовательность изготовления дорожно-строительной продукции или выполнения строительно-монтажных и других видов работ (например, способы разработки грунта, способы и режимы приготовления бетонных смесей - непрерывным или периодическим процессом, принудительным или свободным перемешиванием и т.д.), обеспечивающие рациональное использование всех ресурсов (материалов, машин, энергии, трудовых затрат и др.).

Технология - составная часть строительного процесса, включающего заготовительные, транспортные (кроме технологического транспорта) и другие работы, а также энергетическое, водо- и теплотехническое обеспечение и т.д.

Технология дорожного строительства включает в себя физические (например, механические и др.), физико-химические (твердение бетона, извести и др.), а также иные механизированные, автоматизированные способы и процессы обработки и переработки материалов и полуфабрикатов, обработки и монтажа изделий, в результате осуществления которых создаются отдельные конструктивные элементы и автомобильная дорога в целом как комплекс инженерных сооружений с заданными потребительскими свойствами.

Перечисленные процессы носят название технологических. В состав современной технологии дорожного строительства входит также технический контроль качества выполняемых процессов, операций и готовой продукции.

В результате обобщения данных науки и практики по всем видам дорожно-строительных работ разработаны правила выполнения и описания технологических процессов в виде регламентов, технологических карт и других документов. Однако по целому ряду сложных вопросов технологические основы строительства автомобильных дорог продолжают формироваться. Среди них можно выделить, например, автоматизированное управление технологическими процессами, обеспечивающее с заданной вероятностью требуемые потребительские свойства дорожных сооружений.

Развитие технологии дорожного строительства происходило постепенно по мере развития конструктивных решений и расширения номенклатуры материалов и машин, применяемых для строительства дорог. Первоначально были механизированы отдельные технологические операции и процессы. Например, резание грунта, перемещение грунтов и других дорожно-строительных материалов, уплотнение грунтов и дорожно-строительных материалов.

Постепенно основные дорожно-строительные процессы стали выполнять с помощью комплексной механизации, что позволило сократить использование ручного труда на дорожных работах. Примерами комплексной механизации являются работы по возведению земляного полотна с помощью современных дорожно-строительных машин, устройство оснований из щебня с помощью автогрейдеров или щебнеукладчиков и самоходных катков, устройство асфальтобетонных и цементобетонных покрытий укладчиками не оборудованными следящими системами для обеспечения ровности и др.

Следующим этапом развития является частичная автоматизация отдельных технологических процессов, в частности, автоматизированный контроль поперечного уклона и обеспечение ровности при устройстве покрытий и оснований с помощью электронной следящей системы, автоматизированное соблюдение заданного состава смеси при ее приготовлении на автоматизированных асфальто- и цементобетонных заводах.

Технологические решения должны обеспечивать выполнение работ в заданные сроки, быть наиболее экономичными, энергосберегающими, обеспечивать высокое качество выполняемых работ при соблюдении требований охраны природы. Одним из основных направлений совершенствования методов строительства автомобильных дорог в настоящее время является автоматизация производственных процессов. Автоматизированы многие производственные предприятия (АБЗ, ЦБЗ и др.), линейная дорожная техника (укладчики, планировочные машины и др.), как правило, оборудована системами автоматического регулирования (САР).

Другим важным направлением развития технологии строительства автомобильных дорог является комплексная механизация и автоматизация основных технологических процессов за счет использования дорожно-строительных машин с рабочими органами, оснащенными САР. Такие машины могут обеспечивать высокие темпы и качество работ, что способствует повышению экономической эффективности дорожного строительства. Частичная и полная автоматизация дорожно-строительных машин необходима и эффективна в случаях, когда человек не может с требуемой точностью и в заданном режиме управлять машиной из-за предела его физиологических возможностей или в силу небезопасности такого управления. Важным резервом совершенствования дорожно-строительных машин является повышение их единичной мощности.

За счет изменения и развития технологии производства работ, в том числе за счет применения более совершенных машин, более эффективных материалов, использования более точных и производительных средств контроля качества можно обосновать выбор наиболее оптимального по стоимости варианта производства работ. Так, например, использование следящих систем позволяет в автоматизированном режиме с заданной вероятностью обеспечить требуемую ровность.

Снижение стоимости дорожного строительства достигается за счет широкого использования местных дорожно-строительных материалов, отходов промышленности, рациональной организации работ, продления строительного сезона с постепенным переходом к круглогодичной технологии работ, оптимальной стадийности строительства, применения новых высокоэффективных материалов и конструкций и т.д.

Технология работ отвечает на вопросы, как и какими средствами выполнять технологические операции и процессы. Организация работ отвечает на вопросы когда, где и кому из работающих выполнять технологические операции и процессы, представляет собой увязку используемых для строительства ресурсов во времени и пространстве. Специфическая трудность дорожного строительства состоит в том, что в обычных атмосферных условиях при переменных во времени температуре и влажности необходимо обеспечить формирование требуемых свойств дорожных сооружений и, в первую очередь, их прочности.

Критериями выбора оптимального варианта технологии работ в конкретных условиях строительства являются качество и стоимость сооружения. В общем случае качество автомобильной дороги охватывает ее транспортно-эксплуатационные, технологические, экологические, эргономические, эстетические и другие свойства, включая ожидаемый срок службы. Интегральным критерием уровня качества автомобильной дороги обычно является ее эффективность, оцениваемая как отношение полезного эффекта от эксплуатации к суммарным затратам на строительство и эксплуатацию дороги.

Дальнейшее совершенствование методов строительства автомобильных дорог связано с решением ряда крупных проблем, среди которых можно выделить как наиболее важные следующие проблемы:

развитие методов оценки строительно-технических свойств грунтов и разработка эффективных способов их укрепления вяжущими материалами и добавками поверхностно-активных, гидрофобизирующих и других химических веществ, применение различных геосинтетических материалов с целью армирования, дренирования, защиты грунтов от эрозии и т.п.;

изучение структуры, прочности, коррозионной стойкости минеральных материалов (щебня, гравия), побочных продуктов (шлака и др.) и отходов промышленности (хвосты, флюсы и др.), совершенствование способов их применения, использования и оценки свойств;

исследование свойств органических вяжущих (битумы, дегти, эмульсии, битумосодержащие горные породы) с добавками полимерных, поверхностно-активных, структурирующих и других химических веществ; совершенствование способов получения и применения органических вяжущих;

совершенствование технологии строительства асфальтобетонных покрытий из различных видов смесей с учетом их технологических особенностей, изучение особенностей поведения асфальтобетона в дорожных покрытиях в различных районах страны;

исследование неорганических вяжущих, химических добавок (противоморозных, пластифицирующих и др.), создание дорожных бетонов с высокими сроками службы в различных условиях эксплуатации;

разработка технологии строительства бесшовных непрерывно армированных цементобетонных покрытий и оснований, в том числе из укатываемого бетона;

разработка научных основ дорожного машиностроения, расширение номенклатуры и типоразмеров дорожных машин;

создание современных асфальтобетонных и цементобетонных заводов, битумных и эмульсионных баз, камнедробильных заводов на основе комплексной механизации, автоматизации и передовой технологии работ;

создание электронных высокоточных и производительных приборов для контроля качества дорожных работ.