Месяц: Июль 2025

Строительство автомобильных дорог требует концентрировать ресурсы на пусковых и важнейших объектах, а также широко применять индустриальные методы строительства — комплексную механизацию, автоматизацию, сборные конструкции, поточный метод производства работ.

Концентрация ресурсов обеспечивает выполнение нормативных сроков строительства и быстрейший ввод объектов в эксплуатацию. Кроме того, она дает возможность снизить затраты на основание дорожного покрытия и уменьшить расходы на перевозки грузов автомобильным транспортом. Ускорение ввода объектов в действие повышает эффективность использования производственных мощностей.

Под индустриализацией понимают механизированный поточный процесс сборки и монтажа сооружений из конструкций, элементов и блоков максимальной заводской готовности. Индустриализация обеспечивает снижение затрат на строительство дорожных оснований и сокращение его продолжительности.

Комплексная механизация — такой метод строительства, при котором работы всех видов выполняют машины, работающие в строгой технологической последовательности и увязанные между собой по производительности.

Автоматизация предусматривает освобождение человека от функций управления работой машин. Она дает возможность значительно увеличить скорости работы машин и их производительность, повысить качество работ, улучшить условия труда.

Широкое применение сборных конструкций позволяет перенести всю тяжесть строительных работ с трассы или строительной площадки на производственные предприятия. Концентрация работ на производственных предприятиях позволяет использовать более мощное и производительное оборудование, организовать массовое заводское изготовление отдельных материалов, конструкций и деталей, увеличить производительность труда и снизить стоимость продукции.

Поточный метод организации строительства заключается в том, что работы выполняют в определенной технологической последовательности специализированные подразделения, взаимоувязанные по производительности. Этот метод наиболее аффективен и производителен, он обеспечивает равномерную работу строительных организаций, высокое качество работ и регулярную сдачу готовой продукции. Строительство автомобильных дорог включает возведение отдельных сооружений и объектов — мостов и труб, земляного полотна, дорожных одежд, зданий 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. Без нее механизированная укладка невозможна.

Технология дорожного строительства включает физические (например, механические и др.), физико-химические (твердение бетона, извести), а также иные механизированные, автоматизированные способы и процессы обработки и переработки материалов и полуфабрикатов, обработки и монтажа изделий, которых требует, в том числе, мощение тротуарной плиткой. В результате их осуществления 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, к которой относится мощение площадки.

В результате обобщения данных науки и практики по всем видам дорожно-строительных работ сформулированы 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 и уплотнение грунтов и других дорожно-строительных материалов.

Постепенно основные дорожно-строительные процессы стали выполнять с помощью комплексной механизации, что позволило сократить использование ручного труда. Примерами комплексной механизации являются работы по возведению земляного полотна с помощью современных дорожно-строительных машин, устройству оснований из щебня с помощью автогрейдеров или щебнеукладчиков.

Технико-экономические показатели инженерных решений, которые предполагает проект строительства дороги, отражают их экономическую эффективность. В их составе рассматриваются:

• народнохозяйственная эффективность, которая может сказываться в различных отраслях за счет улучшения работы транспорта;
• эксплуатационная эффективность, относящаяся к транспортной отрасли и влияющая в основном на себестоимость перевозок;
• строительная эффективность, определяющая прогрессивность и экономичность применяемых материалов, конструкций, технологических процессов.

Комплекс показателей качества формируется на всех стадиях создания сооружения и его эксплуатации.

Строительство дорожных оснований и самой дороги большое значение уделяют показателям, характеризующим совместимость дороги с окружающей средой. Способы оценки влияния дорог на природную среду, рационального использования природных ресурсов, а также эстетических показателей еще слабо разработаны, однако удельный вес показателей этой группы со временем, несомненно, будет возрастать.

Решающий этап формирования качества строительной продукции — производство работ. Затраты на производственном этапе неизмеримо выше, чем на этапе проектирования, а процессы сложнее.

Особенность технологических процессов дорожного строительства, к которым относится подготовка дорожного основания, — их тесная связь со средой, в которой производятся работы. Учет влияния погодных, грунтовых и других внешних факторов настолько сложен, что взаимосвязь параметров производства работ обычно описывают вероятностными показателями, а для достоверной оценки производственных показателей необходимо применять статистические методы.

Систематический контроль нужен не только для пооперационной оценки качества промежуточной продукции, но и для решения комплекса задач, связанных с повышением качественного уровня сооружаемой дороги в целом. Совокупность мероприятий, направленных на повышение качества строительства, разрабатывается в комплексной системе управления качеством (КСУК) на основе анализа информации о качественных результатах производственного процесса.

Для производственного контроля недостаточно только интегральных показателей, которыми обычно пользуются при оценке проектных решений. Чем больше дифференцирован контроль (вплоть до отдельных операций), тем больше он действен.

Технологическая карта разрабатывается в виде таблицы со схемами работы машин, когда ведется, в том числе, механизированная укладка плитки. При разработке технологических карт используются следующие понятия и определения, связанные с поточным методом организации работ: захватка, фронт работы, темп потока, звено дорожных машин, бригады, машинно-дорожные отряды.

Захватка участок дороги, на котором работает одно специализированное подразделение, выполняющее одну или несколько взаимосвязанных операций.

Фронтработы (или длина специализированного потока) — участок дороги, на котором одновременно работают все специализированные подразделения. Фронт работ состоит из отдельных захваток.

Темпом потока называют объем работ, выполняемый в течение смены, суток, месяца или года, пока ведется строительство дорожных оснований.

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. К ним относится, в частности, основание дорожной одежды.

Технология дорожностроительного 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 пр.).

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.

При расположении недренирующего грунта над дренирующими (например, при укладке в нижнюю часть насыпи слоя, предохраняющего основание дорожной одежды от капиллярной влаги) поверхность контакта устраивают горизонтальной.

Не допускается беспорядочная отсыпка различных по своим свойствам грунтов в насыпь, так как при этом возможно образование внутри насыпи водяных мешков и плоскостей скольжения вышележащих грунтов по наклонным поверхностям глинистых грунтов. Не допускается также уширение недренирующими грунтами существующих насыпай, отсыпанных из дренирующих грунтов.

Если невозможно полностью использовать в насыпи грунт из выемок, то излишний грунт в пределах экономически целесообразной дальности возки используют, чтобы устроить съезды, площадки отдыха, планировку полевой части, уполаживание откосов земляного полотна, засыпку пониженных мест, оврагов, тальвегов и строительство промышленных территорий. Лишь как исключение допускается отсыпка грунта в отвал (кавальер).

Как правило, кавальеры отсыпают в понижениях рельефа местности или располагают вдоль выемки с подгорной стороны. При глубоких выемках и поперечном уклоне косогора менее 1:5 во избежание удорожания работ кавальеры следует располагать с обеих сторон выемки.

Кавальеры должны иметь опрятный вид и правильную форму. Обращенным к выемке откосам следует придать крутизну не более 1:1,5. Поверхность кавальеров должна иметь уклон не менее 2%о в сторону от выемки. Высота кавальеров — не более 3,0 м.

Под ремонтопригодностью автомобильной дороги понимают ее возможность восстанавливать работоспособность в результате проведения соответствующих ремонтных работ, а под долговечностью — период времени, в течение которого основание дорожной одежды сохраняет работоспособное состояние. Т.е. обеспечивает транспортную работу с установленными эксплуатационными показателями движения в течение периода времени от сдачи дороги в эксплуатацию до ее реконструкции или между двумя последовательными реконструкциями.

Для того чтобы уменьшить отрицательное влияние неизбежной изменчивости прочностных свойств дорожной одежды, а также условий строительства, необходимо обосновать при проектировании и обеспечить при строительстве рациональный запас прочности. Большинство показателей, характеризующих прочностные свойства дорожной конструкции, подчиняется, как правило, нормальному закону распределения случайных величин.

Под работоспособностью дороги понимают способность обеспечивать в течение заданного периода эксплуатации до ее реконструкции расчетный объем автотранспортных перевозок и допустимый уровень обслуживания движения. Работоспособность дороги зависит от работоспособности каждого ее элемента, к которому относится основание дорожной одежды.

Одним из основных дорожных сооружений является система дорожная одежда — земляное полотно, которую принято называть дорожной конструкцией. Длительное время под работоспособностью дорожной одежды подразумевали технико-экономический показатель, характеризующий полезную работу дороги за время ее службы. Он определялся массой грузов и транспортных средств (массой брутто), пропущенной через данное сечение автомобильной дороги, в результате чего она приходила в предельное состояние, при котором необходим ее ремонт. В настоящее время в связи с радикальными изменениями состава движения на автомобильных дорогах указанный технико-экономический показатель нуждается в уточнениях.

Под работоспособностью дорожной одежды понимают способность обеспечивать в течение заданного периода эксплуатации до ее капитального ремонта расчетный объем автотранспортной работы и допустимый уровень обслуживания движения. Заданный период эксплуатации дорожной конструкции (дорожной одежды и рабочей зоны земляного полотна) обычно равен периоду времени от ввода автомобильной дороги в эксплуатацию до ее реконструкции или между двумя последовательными реконструкциями. В течение этого периода дорожная конструкция должна обладать характеристиками, обеспечивающими требуемый уровень потребительских свойств автомобильной дороги. К ним относятся:

•        геометрические элементы, соответствующие требуемой пропускной способности, скорости, безопасности и удобству движения;

•        прочное основание дорожного полотна;

•        ровное дорожное покрытие;

•        сцепные свойства покрытия проезжей части.

Оценивают технологический слой дорожной одежды по изменению во времени основных показателей его эксплуатационного состояния — прочности и ровности. Исследования привели к выводу, что изменение ровности дорожного покрытия во времени в свою очередь зависит от прочности дорожной одежды в целом и суммарного транспортного потока. Прочность дорожной конструкции и ее основного элемента — дорожной одежды — является важнейшим условием обеспечения работоспособности дороги.

Прочность и устойчивость грунта земляного полотна в рабочем слое оценивают коэффициентом прочности по сопротивлению сдвигу, т.е. активным касательным напряжениям от действия расчетной транспортной нагрузки. Прочность монолитных слоев (основание дорожной одежды) оценивают коэффициентом прочности по сопротивлению растяжению при изгибе от действия расчетной транспортной нагрузки. Прочность дорожной конструкции в целом оценивают коэффициентом прочности по общему модулю упругости (сопротивлению вертикальному упругому перемещению под действием расчетной транспортной нагрузки).

Строительство оснований дорожной одежды требует прочности и устойчивости земляного полотна. Требуется обеспечивать в допустимых пределах однородность (т.е. уменьшить по возможности значение коэффициента вариации) строительно-технических свойств грунтов по слоям их разработки и отсыпки в земляном полотне. А также однородность влажности и толщины слоев грунта при их уплотнении, водоотвод в карьерах и на месте строительства, оптимальную влажность и максимальную плотность используемых грунтов, требуемую ровность отсыпаемых слоев грунта земляного полотна.

Подготовка дорожного основания из песка, щебеночных и гравийных материалов предполагает контроль и обеспечение однородности материалов по составу и строительно-техническим свойствам в местах их заготовки и укладки. А также однородность влажности и толщины слоев при их уплотнении, требуемые влажность, близкую к оптимальной, плотность и ровность конструктивных слоев из указанных материалов. Требуется исключить движение автомобилей по неуплотненным слоям из щебеночного и гравийного материалов.

При строительстве конструктивных слоев из материалов, обработанных органическими вяжущими, следует обеспечивать чистоту, ровность и прочность нижележащего слоя. Важна однородность слоя по составу, физико-механическим свойствам и температуре.

При строительстве конструктивных слоев дорожной одежды из материалов, обработанных неорганическими вяжущими, необходимо обеспечивать однородность состава и физико-механических свойств применяемых для приготовления бетона материалов, однородность состава, подвижность и физико-механические свойства цементобетонной смеси, стабильность технологических режимов работы комплекта бетоноукладочных машин.

Проект строительства дороги начинается со следующего: земляное полотно проектируют в виде насыпей и выемок. Оно включает следующие элементы:

• верхнюю часть земляного полотна (рабочий слой, обочины), которая расположена в пределах 1,5 м от поверхности покрытия;
• нижнюю часть насыпи (ядро насыпи) — часть полотна, расположенную ниже рабочего слоя;
• откосные части насыпи или выемки;
• основание насыпи (массив грунта, на поверхности которого возводится насыпь);
• основание выемки (массив грунта ниже границы рабочего слоя).

Основание дорожного полотна включает систему поверхностного водоотвода (лотки, кюветы, канавы) и различного типа специальные удерживающие и поддерживающие конструкции, предназначенные для обеспечения устойчивости самого земляного полотна или склонов, на которых оно расположено.

При назначении конструкции земляного полотна учитывают:

• категорию дороги;
• тип дорожной одежды;
• высоту насыпи и глубину выемки;
• технологический слой дорожной одежды;
• свойства и особенности грунтов, используемых в земляном полотне;
• условия производства работ по возведению земляного полотна;
• природные условия района строительства и инженерно-геологические особенности участка строительства;
• опыт эксплуатации дорог в данном районе, исходя из обеспечения требуемых прочности, устойчивости и стабильности как самого земляного полотна, так и дорожной одежды, при наименьших затратах на стадиях строительства и эксплуатации, а также при максимальном сохранении ценных земель и наименьшем ущербе окружающей природной среде.

Высоту насыпей и глубину выемок определяют в результате проектирования продольного профиля. Наиболее рациональное решение при сложном рельефе получают при проектировании продольного профиля совместно с земляным полотном.

Геометрическая форма земляного полотна и его конструкция должны способствовать снегонезаносимости, безопасности движения, а также отвечать эстетическим требованиям.

Следует учитывать, что к дренирующим следует относить грунты, имеющие при максимальной плотности при стандартном уплотнении по ГОСТ 22733—2002 коэффициент фильтрации не менее 0,5 м/сут. Пески со степенью неоднородности (в соответствии с СТБ 943-2007) менее 4,0, а также мелкие пески с содержанием по массе не менее 90% частиц размером 0,10…0,25 мм относятся к однородным.

Подготовительные работы — это восстановление трассы, отвод и закрепление земель в постоянное и временное пользование, расчистка полосы отвода, разметка работ, устройство водоотводных канав и дренажей, строительство оснований дорожной одежды.

Основные работы — непосредственная разработка выемок и отсыпка насыпей. Основные работы включают такие главные технологические процессы, как рыхление и копание грунта, его транспортирование в места отсыпки насыпей или отвалов, распределение и уплотнение грунта.

Отделочные работы — планировка поверхности земляного полотна, укрепление от размыва водой канав и откосов насыпей и выемок, восстановление растительного слоя на землях, отводившихся во временное пользование, мощение тротуарной плиткой.

В сложных, либо специфических условиях (например, на болотах, в горах, в условиях вечной мерзлоты) выполняют специальные работы или технологические процессы: удаляют торф, рыхлят скальные породы взрыванием, устраивают изолирующие прослойки. Строительные работы производят в соответствии с установленной для каждого вида работ технологией.

Все земляные работы выполняют с помощью различных машин, которые подбирают таким образом, чтобы обеспечить надлежащее качество работ и наиболее полное использование каждой применяемой машины. В результате повышается производительность труда и снижается себестоимость работ. Выбор машин для различных условий и технологических процессов производят на основании расчетов и результатов технико-экономических сравнений разных вариантов.

Для основных работ по разработке и транспортированию грунта применяют:

• бульдозеры — при дальности перемещения грунта до 100 м;
• скреперы — при благоприятных грунтовых условиях и дальности транспортирования более 100 м;
• экскаваторы — для разработки любых грунтов.

Транспортные средства выбирают в зависимости от расстояния перевозки и условий проходимости. Экскаваторы иногда применяют в сочетании с другими машинами, например бульдозерами или скреперами. При разработке очень прочных грунтов их рыхлят взрывным способом. Наряду с экскаваторами применяют самоходные фронтальные погрузчики. При легких грунтах они самостоятельно производят их разработку, а при плотных грунтах для разработки применяют рыхлители или бульдозеры, погрузчик же осуществляет только погрузку. Укладка тротуарной плитки требует техники другого типа.

Строительство автомобильных дорог предполагает чрезвычайно важную роль технологических процессов, в результате выполнения которых создаются отдельные элементы дорожных сооружений и дорога в целом. Технологические процессы строительства сложны и разнообразны. От правильного их назначения и выполнения зависят производительность труда, качество и стоимость работ. Внедрение инновационных технологий требует применения современных дорожно-строительных машин и оборудования, без которых нельзя организовать технологические процессы с высокой производительностью труда и эффективностью строительства.

Очень важными факторами в развитии такой сферы, как строительство дорог в России, являются разработка и применение таких способов работ, машин и материалов, которые не оказывали бы вредного влияния на окружающую среду.

Инженеры, осуществляющие строительство дорожных оснований, должны знать оптимальные способы работ, выбирать наиболее производительные машины, оценивать качество материалов, стоимость всех элементов дороги и инженерных сооружений, входящих в ее состав, с учетом их назначения, особенностей конструкции, требуемой прочности. А также необходимого внешнего вида, отвечающего общему архитектурно-художественному оформлению дороги. При этом строители обязаны учитывать все местные геофизические особенности, влияющие как на строительство, так и на условия службы будущей дороги.

Технологические процессы строительства дорожных одежд и других инженерных сооружений сложны и разнообразны. Их начинают с разработки месторождений минеральных материалов, добычи в них природных сырьевых минеральных материалов, их сортировки, дробления, обогащения. В случаях применения побочных продуктов (шлаков) и отходов промышленности (флюсы, хвосты и др.) технологические процессы облегчаются и ограничиваются сортировкой, перевозкой и хранением. Пример. В 2011 г. были начаты работы по возведению второй кольцевой автодороги вокруг Минска (МКАД-2). Общая ее протяженность должна была составить 158 км. Предполагалось построить дорогу по новому направлению: от автомагистрали М3 Минск — Витебск до М6 Минск — Гродно — граница Республики Польша и далее до автодороги М1/Е30 Брест — Минск — граница Российской Федерации общей протяженностью 85 км. Благодаря профессионализму всех, кто работал над этим проектом, сейчас он успешно завершен.