Цементобетонные дороги драйвер в решении извечной проблемы России – плохих дорог.
Одна из извечных проблем России – дороги, все еще остается главной.
По оценке ВЦИОМ граждан раздражает неудовлетворительное состояние дорог, опасность дорожного движения и перегруженность дорожной сети – вечные пробки.
Согласно рейтингу Швейцарской неправительственной организации в 2016 году российские автодороги заняли в мировом рейтинге 123 место из 138 стран, оказавшись между Сьерра-Леоне и Ливаном.
Дороги классифицируются в основном по материалу верхнего покрытия –асфальтовому или бетонному.
На территории России главным образом строят асфальтовые дороги.
Такие автодороги и практика их строительства нам досталась по наследству от СССР. Существовал ряд причин, по которым в советский период строилось мало бетонных дорог.
В первую очередь, это недостаточный объем производства цемента, в котором остро нуждалась экономика страны, в послевоенный период для восстановления разрушенных городов и заводов, а в более позднее время для строительства крупных энергообъектов (ТЭЦ, атомных и гидроэлектростанций), мостов, военных, промышленных и жилищно-гражданских объектов (более 500 домостроительных комбинатов (ДСК) и около 3000 заводов ЖБИ, потребляющих цемент, как основное сырье).
В то же время битум, как отход нефтеперерабатывающего производства, был недостаточно использован в промышленности. Асфальтовый раствор и асфальтобетон на основе вяжущего битума и стал основным материалом для строительства дорог.
Кроме того, у большинства российских цементных заводов, построенных в советский период, нет достаточного уровня автоматизации производства и пооперационного контроля качества клинкера, который имеет серьезные колебания по минералогическому составу. Нестабильность качественных характеристик клинкера и цемента – основной бич «старых» цементных заводов, и только ввод в эксплуатацию новых полностью автоматизированных цементных заводов с высоким уровнем контроля качества позволяет получить цемент, пригодный для строительства бетонных дорожных покрытий. Такие заводы в России уже в настоящее время составляют более 30%.
МИРОВАЯ ПРАКТИКА СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОДОРОГ.
В промышленно развитых странах мира доля дорог с бетонным покрытием непрерывно возрастает, они становятся основным видом магистральных дорог.
Основная причина популярности в том, что бетонные дороги служат более 50 лет.
Согласно статистике доля бетонных дорог составляет:
- в США около 60% от общего объема дорог,
- в ФРГ – 38% (в том числе 25% - это скоростные автобаны),
- в Австрии 46% дорог, причем 2/3 высокозагруженных магистралей построены из бетона,
- в России – всего 3%.
Правительства США и Бельгии за счет государственных субсидий поддерживают строительство дорог с цементо-бетонным покрытием на уровне 60-40% от общего объема дорог.
Канада, находящаяся в наиболее приближенных к нам климатическим условиям, всерьез занялась бетонными дорогами лишь в конце 80-х годов прошлого века. Толчком послужил цемент, который Канада продавала в США для строительства дорог. Было принято решение, что выгоднее самим строить такие дороги.
НЕДОСТАТКИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ДОРОГ.
Из-за невысокой прочности асфальтовое верхнее покрытие не выдерживает нагрузки современных большегрузных автомобилей и уже в первые годы эксплуатации (от 1 до 3 лет) появляются трещины и выбоины.
При выпадении дождей выбоины в асфальте наполняются водой, что создает дополнительную опасность из-за глиссирования в колее, а гидроудары, происходящие при плотном соприкосновении резиновых шин с выбоинами при движении автомобиля увеличивают эрозию асфальтобетона, в результате чего дорожное покрытие становится непригодным для движения и очень опасным.
В зимний период вода в выбоинах замерзает, лед, расширяясь в объеме, еще больше разрывает внутреннюю структуру асфальтобетона, ускоряя разрушение асфальтобетонного покрытия. Образующийся в выбоинах лед снижает коэффициент сцепления шин с дорогой.
Невысокая несущая способность (прочность) асфальтобетонных дорог сдерживает увеличение грузопотоков.
Согласно Правилам перевозки грузов (Постановление Правительства РФ №272 от 15.04.2011 г.) допустимые осевые нагрузки и массы транспортных средств для эксплуатации по дорогам общего пользования I и II категории допускают нагрузку на одиночную ось в 11,5 т. и 10 т. соответственно. Большая часть автомобильных дорог России, построенных в XX веке рассчитана на нагрузку в 6 т. на ось. По оценке Минтранса России из всех российских дорог только 42,5 % федеральных и значительно меньший процент региональных дорог отвечают нормативно-эксплуатационным показателям.
С 1.02.2015 года должны были вступить в силу подготовленные изменения в Постановление Правительства РФ №934 от 16.11.2009 г., которые предусматривали нагрузку на 2-х и 3-х осную тележку в 16 т. и 22,5 т. соответственно, а на шестиосный автопоезд увеличение с 40 до 44 т. Но этого не произошло из-за ожидаемого вреда, наносимого перевозками тяжеловесных грузов по федеральным трассам, в размере от 4,5 до 16,8 млрд. руб. в год (оценка Минтранса России) и увеличение расхода на содержание и ремонт дорог на 2,8%.
В то же время никто не принимает в расчет, что из-за деления грузов до допустимых норм резко возрастает стоимость перевозки грузов, расход топлива, увеличивается износ автотранспорта, из-за недогруза снижаются экономические показатели эффективности использования автотранспорта, ухудшается экология на прилегающих к магистралям территориях из-за увеличения транспортных единиц.
Еще хуже обстоят дела из-за сезонного ограничения проезда грузового автотранспорта по автодорогам в весенний период. Эти ограничения касаются 70% территории России. В соответствии со ст. 30 Федерального закона №57 от 8.11.2007 года «Об автомобильных дорогах и дорожной деятельности в Российской Федерации» в период возникновения неблагоприятных природно-климатических условий на автодорогах общего пользования могут вводиться временные ограничения движения транспортных средств. Решения и условия ограничения самостоятельно принимают органы по принадлежности дорог – федеральные, региональные или муниципальные. Обычно эти ограничения действуют до 2-х месяцев, с мая по июнь.
Ограничения касаются уменьшения величины допустимых осевых нагрузок. Так, например, Росавтодор Приказом №521 от 15.05.2016 г. ввел в период с 25 мая по 25 июня 2016 года в зависимости от автомобильной дороги и территориального местоположения предельно допустимое значение нагрузок на оси транспортного средства от 6т. для одиночной оси до 4 т. для трехосной тележки, что почти в два раза меньше допустимых нагрузок для дорог общего пользования в обычных условиях.
ПРЕИМУЩЕСТВА ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ДОРОГ В СРАВНЕНИИ С АСФАЛЬТОБЕТОННЫМИ.
Цементобетонные дороги имеют ряд несомненных эксплуатационных, экологических и экономических преимуществ перед асфальтобетонными.
Большегрузные автомашины продавливают и прогибают менее прочный асфальтобетон, что приводит к существенному расходу топлива. Цементобетонное покрытие значительно уменьшает прогиб дорожного полотна, а, следовательно, экономит потребление топлива.
Согласно данным исследования, сделанным в 1982 году группой экспертов для Федеральной администрации по автотрассам США, экономия топлива в данном случае до 20%.
- меньший расход топлива на бетонной дороге означает меньший выброс вредных веществ в атмосферу.
- большая несущая способность бетонной дороги позволяет перевезти большее количество груза одной единицей транспорта и на большее расстояние, что также уменьшит выброс вредных веществ в атмосферу.
- нефтепродукты, используемые для производства асфальтового дорожного покрытия, вместе с водой проникают в почву, загрязняя окружающие земли и водные источники, а в летний период, нагреваясь под воздействием солнечного тепла, на высоте до 80 см над поверхностью дороги образуется плотное облако, содержащее вредные канцерогены от нефтепродуктов, что пагубно сказывается на здоровье участников дорожного движения и жителей прилегающих территорий.
- в темное время суток бетонное покрытие значительно лучше отражает свет, обеспечивая лучшую видимость для участников дорожного движения на 20%.
Что касается экономических выгод цементобетонных дорог, то очень интересен зарубежный опыт в использовании на тендерах метода оценки полной стоимости жизненного цикла.
При сравнении стоимости строительства бетонной дороги с асфальтовой дорогой при первоначально на 30% более высокой цене, расчет стоимости по методу жизненного цикла дал бетонному покрытию 25% преимущество.
По мнению канадцев, даже мелкий ремонт качественно сделанной бетонной дороге не нужен первые 12 лет. Расчеты дорожных агентств показывают, что средний срок службы бетонной дороги до капитального ремонта составляет около 30 лет.
ПЕРСПЕКТИВЫ СТРОИТЕЛЬСТВАЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ДОРОГ В РОССИИ
Несмотря на то, что в России преобладающим материалом дорожного покрытия является асфальтобетон, в стране уже построено около 8 тыс. км. автодорог из цементобетона, что составляет 1,5% от общей протяженности федеральных и региональных дорог (565 тыс.км.)
Первым строителем прочных, долговечных, рассчитанных на большие весовые и скоростные нагрузки бетонных автомагистралей был Л.П.Берия, когда занимался созданием вокруг Москвы двух колец ПВО с новейшими зенитными ракетами. Это Большое и Малое Кольцо на расстоянии 50 и 100 км. от Москвы двумя полосами движения. Эти дороги из плит в два наката заливались на месте, а ответственные за работу прорабы в каждой плите оставляли метки с ФИО и датой заливки. Эти кольца служат и по сей день и частично войдут в новую ЦКАД.
Передовиком в строительстве цементобетонных дорог в современной России является Новосибирская область, где таких дорог, как и в странах Европы, более 20% , причем, не только регионального, но и муниципального уровня.
В России ежегодно обслуживается и строится около 3,5 тыс. км дорог, и если бы половина из них возводилась с применением цементобетона, особенно магистральных и региональных, то соотношение затрат на автодороги, из которых 70% сегодня составляют расходы на содержание и текущий ремонт, а 30% на строительство новых магистралей, могло бы поменяться местами.
Тема бетонных дорог приобрела большую актуальность после поручения Президента России изучить вариант расширенного использования цементобетонных смесей для строительства автодорог.
Цемент, бетон и преднапряженный железобетон производится практически во всех регионах, в границах которых расположены существующие и строящиеся автомобильные дороги, поэтому проблемы ресурсного обеспечения строительства бетонных дорог не существует.
Технология монолитного и сборного железобетона в дорожном строительстве может стать драйвером в решении извечной проблемы России – плохих дорог.
Развитие данной технологии должно определиться главным образом государственной политикой, поскольку речь идет о магистральных трассах, строительство, ремонт и обслуживание которых ведется за счет федерального и региональных бюджетов. Государство должно взять на себя часть рисков по непрерывной загрузке предприятий, обладающих передовыми мощностями, и не только в отношении материалов и изделий, но и в отношении машиностроительных предприятий, которые должны наладить производство необходимого количества современных машин, агрегатов, оснастки и средств производства для выпуска преднапряженного сборного железобетона нужной номенклатуры. Отечественных разработок по оборудованию и способу укладки сборных плит вполне достаточно для запуска.
Дорожное покрытие из крупногабаритных преднапряженных железобетонных плит, которые изготавливаются методом виброформования и литьевым способом.
Железобетонные преднапряженные плиты, изготавливаемые методом виброформования, формируются на длинных стендах длиной до 200 м. (СЛАЙД №1).
Отформованная плита шириной 1,2 м через сутки разрезается установкой с алмазным диском. Во время формования по центру толщины плиты в тело плиты вставляются полимерные трубки, которые нужны для пропуска через отверстия стальных канатов. Готовые плиты длиной на всю проезжую часть укладываются на дорожное полотно через гидроизоляционную пленку (СЛАЙДЫ №№2,3).
В поперечные отверстия, образованные полимерной трубкой, пропускается стальной трос который стягивает гидродомкратами 8-10 плит между двумя якорными плитами (СЛАЙД №4).
Также очень интересна конструкция преднапряженных плит, изготовленных литьевым способом. Размер плит 6х3,5х0,13 м из высокопрочного морозостойкого цементобетона. Расчетная несущая способность 12,5 т. от оси транспорта. Плиты укладываются через гидроизолирующую пленку на песчаную подушку. Между плитами прокладывается упругий элемент Ф-образного резинового профиля.
Резиновый профиль помещается в полуцилиндрические пазы, выполненные вдоль кромки стыкуемых плит.
При помощи винтовых стяжек монтируемая плита плотно подтягивается к ранее уложенной соединительной плите, имеющей выходы на поверхность каналов для стальных канатов. Между двумя соединительными якорными плитами укладывается от 5 до 8 рядовых плит. Уложенный пакет плит при помощи гидравлического домкрата-натяжителя стягивается четырьмя стальными канатами, защищенными оболочкой, заполненной консервирующей смазкой.
Усилие натяжения канатов составляет 10 т.
Для укладки дорог из 2-х или нескольких параллельных полос используют поперечные каналы в теле плит, через которые стягиваются полосы плит. (СЛАЙДЫ №№5,6).
Цементобетонное покрытие с применением преднапряженных сборных плит особенно актуально для строительства и эксплуатации в районах с тяжелыми климатическими условиями: низкой температурой, вечной мерзлотой, заболоченностью, повышенной сейсмикой, горной местности с опасностью селевых и снежных сходов.
Что касается монолитного бетона и железобетона, то стоимость современного (импортного) оборудования достаточно высока и исчисляется в миллионах долларов или евро. Инвестировав в приобретение оборудования, дорожно-строительная компания должна быть уверена, что в будущем не прекратятся заказы на этот вид работ. (СЛАЙД №7).
Как выглядит техническое решение и технология бетонных дорог в США. Сама автотрасса уложена в виде сложного «гамбургера». Сначала под нее выбирают около метра грунта. Потом послойно с трамбовкой отсыпают подушку из щебня, песка и глины, поливают водой и раствором хлористого калия или известковым раствором. Затем снова рыхлят и снова трамбуют. В результате получается подушка, которая удерживает в себе постоянный процент воды и при эксплуатации дороги не проседают. На следующем этапе укладывается двойной слой плотного асфальта, толщиной 5-7 см. Тем самым, во-первых, готовится ровная поверхность для укладки бетона. А, во-вторых, он служит гидроизоляцией, и не позволяет воде затечь под бетон через термические швы. После этого укладывается арматурная сетка и бетоноукладчик заливает этот участок дороги слоем бетона толщиной 20-30 см, от одного термического шва до другого. (СЛАЙД №8).
Неплохо было бы по импортозмещению наладить изготовление этих дорожных бетоноукладчиков, но для этого государству нужно сделать цементобетонные дороги приоритетными.
Чтобы удешевить стоимость бетонных дорог, нужно шире применять золошлаковые отходы угольных ТЭЦ и металлургических комбинатов, которые при правильном пропорциональном использовании дают до 30% экономии цемента. Только по золауносу по информации Минэнерго РФ в России накоплено 1,2 млн.тонн. Ежегодно дополнительно образуется 23-25 млн.тонн, а использование золы как вторичного сырьевого ресурса не превышает 1,5 млн.тонн в год. Одновременная со строительством бетонных дорог ликвидация золошлаковых отвалов существенно снизит ущерб, наносимый окружающей среде.
На заседании Совета по стратегическому планированию и приоритетным проектам под председательством Президента России В.В.Путина, прошедшем 21.09.2016 года в Ново-Огарево, рассматривался и получил одобрение приоритетный проект «Безопасные и качественные дороги», который предусматривает поддержку за счет средств федерального бюджета программ приведения в нормативное состояние дорожной сети городских агломераций (в 2018 году – 50%, в 2025 году – 85%). В их число вошли субъекты, на территории которых расположены 13 городов-миллионников, а также Краснодарский край и Саратовская область.
Начиная с 2019 года проект предусматривает капитальный ремонт и строительство новых автомагистралей с выделением ежегодно из федерального бюджета 30 млрд. рублей поддержки от федерального бюджета и 30 млрд. руб. от региональных бюджетов.
В 2017-2018 гг. с таким же ежегодным финансирование 60 млрд. руб. приоритетный проект предусматривает привести в соответствие с нормативами не менее 50% существующих федеральных и региональных автодорог.
Было бы правильным уже в 2017-2018 годы в каждой из городских агломераций (или в нескольких, имеющих различные климатические особенности) выделить экспертиментальные участки дорог с цементобетонным покрытием, как в монолитном исполнении, так и с применением преднапряженных сборных железобетонных плит с последующим постнапряжением.
Это позволило бы отобрать лучшие практики, сделать фотографии затрат труда, уточнить стоимость работ и материалов, оценить затраты на технологическое обеспечение к моменту запуска II этапа реализации приоритетного проекта и начиная с 2019 по 2025 годы запустить проект строительства цементобетонных дорог на федеральных и региональных автомагистралях, имеющих большую транспортную загрузку.
Современные большегрузные автомашины способны перевозить единовременно более 60 т. груза. Американская практика грузоперевозок по скоростным автомагистралям (хайвеям) на скорости 100-120 км.час. показывает, что по таким автодорогам товар перевозить выгоднее, чем по железной дороге (поэтому объем перевозок автотранспортом составляет более 6 млрд. долларов в год).
Цементобетонные дороги могут стать опорной сеткой для реализации:
- программы «Социально-экономическое развитие арктической зоны и северных регионов России»
- развития новых экономических зон Сибири и Дальнего Востока;
- позволят значительно сократить время строительства транспортно-логистической цепи между КНР И Европой по программе «экономический пояс шелкового пути».
- прокладка новых и реконструкция действующих транспортных автомагистралей, прокладка скоростной ж/дорожной магистрали «Москва-Казань-Нижний Новогород-Екатеринбург» позволят выполнить геополитические задачи, расширить экономические и инвестиционные программы в регионах, построить и запустить новые промышленные центры, активизировать работу и повысить эффективность действующих экономических агломераций.
Цементобетонные дороги позволят значительно увеличить нагрузку на дорожное покрытие и увеличить поверхностную прочность, что даст дополнительную возможность мобильного перемещения тяжелой военной техники, а также использовать магистральные дороги в местах размещения военных частей и военных округов как резервные взлетно-посадочные площадки в случае чрезвычайных ситуаций, конфликтов и военных действий.
Президент Национального участников стройиндустрии А.Л.Лощенко
Руководитель экспертной группы ОНФ г. Санкт-Петербург А.С.Соколов/
