Рис. 2.2. Асфальтобетонное покрытие с модифицированным битумом (США, Скандинавия)
Рис. 2.3. Установка для получения модифицированного битума
Устройство асфальтобетонных покрытий методом высокотемпературной запрессовки
Проблема повышения устойчивости асфальтобетонных покрытий к образованию трещин, колеи, коррозии и износа может быть успешно реализована только при совместном решении конструкторских, материаловедческих и технологических задач.
Теория и практика показывают, что при строительстве и реконструкции автомобильных дорог верхний несущий слой основания необходимо устраивать с применением эластичных материалов, обладающих высокой прочностью на изгиб и сравнительно небольшим модулем упругости. Указанным требованиям отвечает крупнозернистый литой асфальтобетон, полученный методом вибролитья, – тип III по ТУ.
Рис. 2.4. Асфальтобетонное покрытие методом высокотемпературной запрессовки
Этот конгломерат (рис. 2.4) за счет высокой гибкости имеет прочность на изгиб при 0 °С примерно в 1,5 раза выше и модуль упругости на этот же порядок ниже, чем любой известный асфальтобетон. Он же обладает и наиболее высокими усталостными характеристиками.
Смесь укладывают по уплотненному щебеночному основанию, как правило, толщиной не более 10–12 см и уплотняют вибробрусом, а при его отсутствии на укладчике – средним катком за 5–6 проходов по одному следу.
В результате формируется прочный эластичный, плотный и водонепроницаемый несущий слой, после выравнивания и перекрытия которого одно– или двухслойным покрытием дорога готова к интенсивной эксплуатации.
Большим преимуществом такой конструкции является ее низкая материалоемкость, долговечность и, как следствие, высокая экономичность.
Для капитального ремонта высококатегорийных городских дорог можно рекомендовать еще менее затратный метод – применение комбинированного покрытия общей толщиной 8–9 см, состоящего из литого и высокощебенистого асфальтобетонов.
Технология не требует применения особых техники и исходных материалов и характеризуется использованием двух асфальтобетонных смесей с очень высокой температурой, а также уплотняющих органов асфальтоукладчика, обеспечивающих виброуплотнение, и катков для запрессовки одной смеси в другую. Зарубежных аналогов таким покрытиям пока нет.
Смеси, разные по структуре, свойствам и назначению, запрессовывают друг в друга в один асфальтобетонный слой в процессе устройства. В нижний слой покрытия укладывают вибролитую смесь (II тип по ТУ), сверху – высокощебенистую смесь. В результате получают экономичное, прочное, ровное, шероховатое плотное дорожное покрытие, устойчивое к колее и трещинам, рассчитанное на самые тяжелые условия движения и имеющее большой срок службы.
Приготовление литой асфальтобетонной смеси из новых материалов в термосе-миксере обходится дороже, чем в заводской смесительной установке, на 15–20 %.
Вибролитьевые и литьевые технологии строительства и ремонта асфальтобетонных покрытий открывают новые широкие возможности повышения транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог. В асфальтовом покрытии в качестве вяжущего материала смеси используется битум, в бетонном – цемент. В некоторых вариантах может применяться композитный материал, когда на бетон кладут асфальт, обеспечивая таким образом качественный нижний слой на многие десятилетия, и меняют каждые лет пять-семь верхний асфальтобетонный, что позволяет создать долговечную и прочную дорогу.
Цементобетонное покрытие дорог
Покрытия из цементобетона устраивают на дорогах I, II и III категорий при большой интенсивности движения (более 3000 автомобилей в сутки). Преимуществами цементобетонных покрытий являются высокая прочность, ровность и в то же время достаточная шероховатость, обеспечивающая хорошее сцепление автомобильных шин с поверхностью дороги.
Цементобетонные покрытия находят все большее применение ввиду своей экономичности и простоты эксплуатации. Производство работ по устройству цементо-бетонных покрытий почти полностью механизировано.
Цементобетонное покрытие представляет собой плиту из бетона, уложенную на прочное и устойчивое основание. В качестве оснований под бетонные покрытия применяют слои грунта, укрепленные вяжущими, крупнозернистый или среднезернистый песок, щебень, гравий или гравийно-песчаную смесь.
Для предохранения плиты от образования трещин при температурных изменениях устраивают температурные швы. Швы расширения (поперечные), обеспечивающие удлинение плиты, имеют зазор 2,5–3 см и устраиваются через 20–80 м.
Фактически наши дороги требуют ремонта уже через три года после ввода в эксплуатацию, а затем – ежегодно так называемый ямочный ремонт. А на Западе дороги без ремонта работают десятилетиями!
По статистике, бетонное покрытие, показанное на рис. 2.5, дороже асфальтового в 1,5–2 раза, т. е. примерно на 70–80 %. Асфальтовое требует ухода и ремонта уже через 3–4 года после ввода дороги в эксплуатацию (на примере МКАД и КАД СПб): заливки трещин, засыпки ям и т. п. Бетонное покрытие первые 10–12 лет эксплуатации практически ничего не требует.
Рис. 2.5. Цементобетонные покрытия
На территории России главным образом строят асфальтовые дороги, а на Западе – бетонные. Бетонные дороги служат 50 лет. По статистике, их в США – 60 %, в Германии – 38 %, в Австрии – 46 %, в то время как в России – всего 3 %. Примечательно, что вытеснение строительства бетонных дорог в нашей стране происходило из-за дефицита требуемых марок цемента, малой производительности работ и высокой стоимости.
Современные методы прокладки инженерных сетей
Бестраншейные технологии подземного строительства
Бестраншейные технологии представляют собой вариант выполнения работ по подземному строительству без вскрытия грунта. При использовании бестраншейных технологий более 90 % всех работ проводится под землей, что исключает:
♦ необходимость восстановления дорожного покрытия;
♦ нарушение существующих коммуникаций;
♦ перекрытие транспортных магистралей;
♦ нарушение привычного ритма жизни города;
♦ уничтожение зеленых насаждений;
♦ снос элементов благоустройства;
♦ нарушение земляного покрытия и т. д.
Бестраншейные технологии являются экономически более выгодными (в 2,5–3 раза) по сравнению с традиционным методом, это объясняется экономией средств, которые при открытом способе прокладки коммуникаций шли на обустройство траншей, восстановление вскрытых дорог и т. д. Кроме того, бестраншейные методы прокладки коммуникаций сокращают время производства работ и количество рабочего персонала, значительно повышают уровень безопасности работ (отсутствие траншей и механизмов на трассе прокладки), а также не наносят ущерба окружающей среде.
Можно выделить три традиционных метода бестраншейной прокладки трубопроводов: продавливание, горизонтальное бурение и прокалывание. При продавливании прокладываемая труба вдавливается в грунт открытым концом, снабженным ножевым устройством. Поступающий в полость трубы грунт разрабатывается и удаляется из забоя вручную или механизированным способом.
В настоящее время появляются новые технологии бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола. Существуют установки для бестраншейной прокладки трубопроводов с реверсивным ходом собранного из штанг штока. В данной установке используется принцип постепенного расширения прокалываемого канала путем последовательного увеличения диаметра оконечных конусов (при каждом следующем проходе канала). Главное преимущество данной технологии: не требуется единовременное создание значительного толкающего усилия. Теоретически, именно благодаря пошаговому увеличению сечения канала в грунте с помощью весьма малогабаритной и мобильной установки можно подготовить канал для труб довольно больших диаметров.
Подземная прокладка коммуникаций
Этап I
Горизонтально направленное бурение (рис. 2.6) осуществляется с помощью породоразрушающего инструмента – буровой головки со скосом в передней части со встроенным излучателем. Контроль за местоположением буровой головки производится с помощью приемного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы встроенного в корпус буровой головки передатчика. На мониторе локатора отображается визуальная информация о местоположении, уклоне, азимуте буровой головки. Также эта информация отображается на дисплее оператора буровой головки. Эти данные являются определяющими для контроля соответствия траектории строящегося трубопровода проектной и минимизируют риски излома рабочей нити.
