Справочная энциклопедия дорожника (том I) Строительство и реконструкция автомобильных дорог. Под ред. Васильева А.П
Подождите немного. Документ загружается.
этом темпы роста сети дорог общего пользования оставались на прежнем уровне и даже несколько снизились.
Эта тенденция сохранялась практически до конца 1990 г.
С января 1987 г. введен в действие СНиП 2.05.02-85 взамен СНиП II Д.5-72. В нем сделана попытка учесть
отрицательный опыт эксплуатации дорожных одежд, рассчитанных на пропуск автомобилей с осевой нагрузкой
6 т. Этот опыт показал, что невозможно запретить движение в расчетный период по любым дорогам
автомобилям и автобусам с осевой нагрузкой более 6 т, тем более, что проезд каждого большегрузного
автомобиля не приводит сразу к разрушению дороги. Однако в результате повторных воздействий от проездов
тяжелых автомобилей происходит накопление необратимых остаточных деформаций, следствием чего является
быстрый износ и разрушение дорожных одежд. Исходя из этого, в СНиП 2.05.02-85 предусмотрено
обязательное проектирование дорожных одежд для дорог I, II и III категорий под расчетную нагрузку 10 тс, а
для дорог IV-V категорий под нагрузку 6 тс. Внесены изменения в классификацию типов дорожных одежд,
которые стали называться одеждами капитального, облегченного, переходного и низшего типов. Таким
образом, только с 1987 г. на всех дорогах III категории было узаконено строительство прочных дорожных
одежд, отвечающих современным требованиям. На дорогах IV и V категорий по-прежнему устраивают
тонкослойные малопрочные конструкции дорожных одежд.
Учитывая растущую долю тяжелых автомобилей, прогрессирующие темпы износа дорожных одежд и
ухудшения состояния дорог под их действием, начиная с 80-х г. все большее внимание уделяется сооружению
покрытий усовершенствованного капитального и облегченного типов (по классификации СНиП II-Д.5-72) или
дорожных одежд капитального и облегченного типов (по классификации СНиП 2.05.02-85) как при
строительстве новых, так и при ремонте конструкции существующих дорог.
В этот период продолжилась тенденция увеличения доли дорог с цементобетонными покрытиями в общей
протяженности дорог с твердыми покрытиями и соответствующее уменьшение доли дорог с гравийными и
щебеночными покрытиями, не обработанными вяжущими. В 1986 г. доля дорог с одеждой капитального и
облегченного типов превысила половину протяженности всех дорог.
В период 1986-1990 гг. ежегодные объемы строительства и реконструкции дорог общего пользования
составляли от 8 до 12 тыс. км. Это были наивысшие темпы дорожного строительства в России. В целом, доля
дорог с твердым покрытием в сети дорог общего пользования возросла с 38,6 % в 1970 г. до 64,6 % в 1980 г. В
то же время протяженность дорог общего пользования сократилась с 543,1 тыс. км до 497,8 тыс. км, или на 45,3
тыс. км в связи с исключением грунтовых дорог из сети дорог общего пользования.
Серьезное изменение дорожной политики произошло в период после 1991 г., когда был принят Закон
РСФСР от 18.10.1991 г. «О дорожных фондах в РСФСР». Это внебюджетный фонд целевого назначения,
формируемый за счет средств налогоплательщиков. Этим законом все автомобильные дороги общего
пользования разделены по их принадлежности к собственности на федеральные и территориальные.
В условиях общего экономического кризиса того периода в стране принятие закона сыграло огромную роль
в сохранении потенциала дорожных организаций, хотя и не обеспечило возможности сохранения, а тем более
повышения темпов развития дорожной сети. Объемы строительства и реконструкции дорог общего
пользования в 1991-1995 гг. снизились до 4-6 тыс. км в год, а объемы работ по ремонту и содержанию в 1,5-2
раза. Протяженность дорожной сети составила в 1990 г. 455,4 тыс. км, что почти в 2 раза меньше, чем в 1940 г.
Принципиально изменилась политика по отношению к внутрихозяйственным и ведомственным дорогам.
Начиная с 1990 г. многие из этих дорог, имеющих твердое покрытие, стали переводиться в сеть дорог общего
пользования с твердым покрытием, которая стала увеличиваться в основном за счет передачи
внутрихозяйственных дорог. Объем ежегодно передаваемых дорог составлял от 5 до 15 тыс. км и более. Вместе
с этим в 1990 г. прекратилось сокращение протяженности сети дорог общего пользования и начался их прирост.
Задачи по развитию дорожной сети на период 1995-2000 гг. были определены в «Программе
совершенствования и развития автомобильных дорог Российской Федерации «Дороги России», утвержденной
постановлением Правительства Российской Федерации от 08.12.94 № 1310. Указом Президента Российской
Федерации «О президентской программе «Дороги России» от 06.12.1995 г. № 1220 указанной программе был
придан статус президентской. Было разработано два варианта программы дорожных работ на 1995-2000 г., один
из которых исходил из пессимистического, а другой из оптимистического прогноза развития экономики (табл.
1.2).
Т а б л и ц а 1 . 2
Объемы основных дорожных работ на период 1995-2000 гг., предусмотренные программной развития «Дороги
России»
Работы
Единица
измерения
Вариант 1 Вариант 2
Федеральные
дороги
Территор.
дороги
Всего
Федеральные
дороги
Территор.
дороги
Всего
Ремонт дорог с
усовершенствованным
покрытием
км 33300 143700
17700
0
33300 180700 214000
Ремонт дорог с
переходным и низшим
типом покрытия
км 5100 171200
17630
0
5100 195100 200200
Ремонт мостов км 128,0 280,6 408,6 128,0 280,6 408,6
Строительство новых дорог км 1185 23100 24285 1185 45300 46485
Реконструкция
существующих дорог
км 2898 29000 31898 4283 35100 39383
Строительство мостов и
путепроводов
км 38,7 25,7 64,4 38,7 25,7 64,4
В соответствии с программой «Дороги России» протяженность дорог общего пользования намечалось
увеличить до следующих показателей:
\ Вариант 1 Вариант 2
Всего автомобильных дорог общего пользования, тыс. км 696,8 708,0
в том
числе:
федеральных 42,8 44,0
территориальных 654,0 664,0
Фактически за время реализации президентской программы «Дороги России» в период 1995-2000 г. г.
построено и реконструировано 33596 км автомобильных дорог общего пользования, в том числе 4318 км
федеральных [1, 70].
Фактическая протяженность дорог общего пользования в России на 2000 г. составила 579,0 тыс. км, в том
числе федеральных 46,4 тыс. км, территориальных 532,6 тыс. км. По протяженности дорог общего пользования
Россия возвратилась к 1970 г. (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Показатели развития сети автомобильных дорог общего пользования России: 1 - общая
протяженность; 2 - грунтовые дороги; 3 - дороги с твердым покрытием
Следует отметить, что достигнутый на конец XX века уровень развития дорожной сети России далеко не
соответствует потребностям социально-экономического развития страны.
Расчеты показывают, что минимально необходимая протяженность дорог общего пользования с твердым
покрытием составляет 1500 тыс. км (Васильев А.П. Состояние дорожной сети и концепция ее дальнейшего
развития // Автомоб. дороги. - 1992. - № 3. - С. 1 - 4). За нижний порог насыщения территории России
автомобильными дорогами следует принять 2000 тыс. км, при котором все населенные пункты будут связаны
дорогами с твердым покрытием, а наиболее крупные населенные пункты на освоенной территории будут иметь
в среднем по две и более надежно функционирующие транспортные связи.
Создание такой сети позволит считать, что с бездорожьем в России покончено, решена крупная социальная
проблема транспортного обеспечения населения страны и создана транспортная инфраструктура для успешного
экономического развития государства. Усилия дорожников России на многие годы вперед должны быть
направлены на достижение этой цели.
Наряду со строительством новых дорог большие задачи заключаются в приведении существующих дорог в
соответствие требованиям движения. Многие из них имеют малопрочную дорожную одежду, не позволяющую
пропускать движение современных грузовых автомобилей. Другие исчерпали пропускную способность или
имеют много опасных для движения мест.
Все они подлежат полной или частичной реконструкции.
За шесть лет реализации президентской программы «Дороги России» 1995-2000 гг. реконструировано 15029
км автомобильных дорог общего пользования, в том числе федеральных 2263 км и территориальных 12766 км
(табл. 1.3).
Т а б л и ц а 1 . 3
Значение дороги:
Протяженность реконструируемых дорог по годам, км
1995 1996 1997 1998 1999 2000 1995-2000
Всего 2700 2592 1805 2298 2601 3033 15029
В том числе: федеральные 273 222 99 557 568 544 2263
территориальные 2427 2370 1706 1741 2033 2589 12766
За этот же период в России построено 18567 км автомобильных дорог общего пользования, в том числе 2032
км федеральных и 16535 км территориальных. Таким образом, объемы работ по реконструкции сопоставимы с
объемами работ по строительству новых дорог. Тем не менее, достигнутые темпы реконструкции дорог
совершенно не удовлетворяют реальной потребности в этих работах.
При сложившихся годовых объемах ежегодно реконструируется 5-6 км из каждой тысячи километров
существующих дорог, то есть средний срок от ввода дороги в эксплуатацию до реконструкции составит от 160
до 200 лет. Опыт показывает, что, как правило, реконструкция автомобильных дорог необходима после 3-4
капитальных ремонтов на дорогах с высокой интенсивностью и после 4-6 капитальных ремонтов на дорогах с
низкой интенсивностью в зависимости от типа дорожной одежды, темпов роста интенсивности движения и
своевременности выполнения капитального и других видов работ по ремонту и содержанию автомобильных
дорог.
Ориентировочные объемы работ по реконструкции дорог можно получить, используя данные о
протяженности дорог с разными типами дорожных одежд (табл. 1.4). Выполненные расчеты носят
ориентировочный характер, поскольку методика расчета требуемого объема работ по реконструкции дорог
отсутствует. Тем не менее, эти расчеты показывают, что ежегодные объемы работ по реконструкции дорог
необходимо увеличить не менее чем в два раза.
Т а б л и ц а 1 . 4
Расчет требуемого объема работ по реконструкции автомобильных дорог
Категория
дороги
Тип
дорожной
одежды
Срок службы до
капитального
ремонта, лет
Расчетное
количество
капитальных
ремонтов до
реконструкции
Протяженность в
составе дорожной
сети, км и доля,
подлежащая
реконструкции
Ориентировочные
годовые объемы
реконструкции, км
I капитальный 16 3 4000×0,85 70
II капитальный 15 3 28000×0,85 530
III капитальный 12 4 50000×0,75 780
III облегченный И 4 60000×0,5 680
IV облегченный 9 5 200000×0,4 1780
IV-V переходный 3 8 180000×0,3 2250
Итого \ \ \ \ 6090
П р и м е ч а н и е . Доля дорог, подлежащая реконструкции, считается на период после расчетного
количества капитальных ремонтов.
Другой важный вывод, вытекающий из выполненных расчетов, состоит в том, что наибольшие объемы
работ предстоит выполнить на дорогах III-IV категорий с облегченным типом дорожных одежд и на дорогах
IV-V категорий с переходным типом дорожных одежд. Таким образом, реконструкция существующих дорог в
ближайший период будет занимать все большую долю в общих объемах дорожных работ России.
Особого внимания при строительстве новых и реконструкции существующих дорог требует проблема
повышения капитальности дорожных покрытий, вызванная существенным увеличением осевых нагрузок
тяжелых грузовых автомобилей и относительной доли их в составе транспортных потоков.
Отражением этих изменений явились повышенные требования к прочности дорожных одежд,
предусмотренные в новых нормах ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд»,
разработанных коллективом специалистов Союздорнии и его филиалов, МАДИ (ГТУ), СибАДИ, Росдорнии и
других организаций под общим руководством проф. В.Д. Казарновского и канд. техн. наук В.М. Юмашева,
[65].
1.2. Роль ученых в создании научно-технической базы дорожного строительства
С появлением автомобилей на дорогах возникла проблема создания научно-технической базы и подготовки
специалистов для строительства автомобильных дорог. Известную роль в этом сыграла кафедра
«Обыкновенных дорог» Петроградского института инженеров путей сообщения, возглавляемая видным
ученым в области проектирования и изысканий шоссейных дорог профессором Г.Д. Дубелиром. В 1924 г. на
четырех курсах Ленинградского и Московского институтов инженеров путей сообщения и несколько позднее в
Московском высшем техническом училище им. Баумана вводится специализация в области местного
транспорта. В Ленинградском институте к руководству кафедрой «Дорожное дело» был привлечен военный
инженер, позднее профессор, Л.В. Новиков. С 1926 г. кроме курса дорожного дела вводятся курсы по
грунтовым дорогам, усовершенствованным дорогам, дорожным машинам, автомобилям и т.д.
В Ленинградском институте инженеров путей сообщения к педагогической работе по специальности
«Местный транспорт» привлекаются ассистенты Н.Н. Иванов (позднее докт. техн. наук, проф. Московского
автомобильно-дорожного института, лауреат Государственных премий), А.И. Анохин (впоследствии докт. техн.
наук, проф. Ленинградского, а затем Сибирского автомобильно-дорожных институтов) и В.В. Арнольд
(впоследствии докт. техн. наук, проф.) и др. (Богомолов А.И. Развивалась сеть дорог, росли кадры
дорожников // Автомоб. дороги. - 1967. - № 11. - С. 8-9).
Наряду с подготовкой инженеров в Москве организуется Высшая автодорожная школа, в задачу которой
входила переподготовка специалистов для автомобильного транспорта и дорожного строительства. В конце 20-
х г. г. отделения местного транспорта в Ленинградском и Московском институтах инженеров путей сообщения
были преобразованы в автодорожные факультеты, а через некоторое время (в конце 1930 г.) на базе
автодорожного факультета МИИТ и Высшей автодорожной школы был организован Московский
автомобильно-дорожный институт. В 1931 г. на базе факультета организуется Ленинградский автомобильно-
дорожный институт. Одновременно такие институты создаются в Харькове, Саратове и Омске. Так проходила
организация автодорожных высших учебных заведений, подготовивших большое число специалистов высокой
квалификации.
Великая Отечественная война нарушила планомерное развитие автодорожного образования. Был разрушен
полностью Харьковский автомобильно-дорожный институт. Многие профессора, преподаватели, аспиранты и
студенты вступили в ряды Советской Армии. В рядах армии были профессора и преподаватели Н.В.
Орнатский, Ю.Н. Даденков, А.К. Бируля, Л.Л. Афанасьев, В.Ф. Бабков, А.П. Хмельницкий, С.М. Полосин-
Никитин, Б.Г. Решетников, Ф.Н. Пантелеев, А.М. Антонов, К.Н. Прокофьев, B.C. Кириллов и многие другие.
По окончании войны в связи с дальнейшим развитием автодорожного хозяйства потребность в инженерных
кадрах резко возросла. Создается Киевский автомобильно-дорожный институт, затем организуются факультеты
по подготовке инженеров автомобильного транспорта и дорожного строительства в новых вузах союзных
республик.
В организации автодорожного образования и воспитании высококвалифицированных дорожных кадров
заложен большой труд профессоров П.В. Сахарова, П.Н. Шестакова, Н.В. Орнатского, А.А. Милашечкина, И.И.
Прокофьева, Л.Л. Афанасьева, В.Ф. Бабкова, Г.И. Зеленкова, И.А. Романенко, М.И. Волкова, Ю.Н. Даденкова,
В.Т. Федорова и др.
Первые исследовательские работы в области дорожного хозяйства были направлены на изучение грунтов
как материала для строительства дорог. Во вновь созданных в 1930 г. автодорожных институтах, в
Ленинградском и Московском университетах были организованы кафедры грунтоведения и механики грунтов.
Одной из первоочередных задач дорожников того времени было улучшение грунтовых дорог, состояние
которых по мере роста автомобильного движения становилось все более неудовлетворительным. Для
повышения эффективности использования грунта и других местных материалов, как, например, гравия были
разработаны и теоретически обоснованы оптимальные смеси, получившие широкое применение для устройства
проезжей части дорог. В успешном использовании грунтов в дорожном строительстве решающую роль сыграли
труды профессоров Н.Н. Иванова, Н.В. Орнатского, М.М. Филатова, В.В. Охотина. В их монографиях и
руководствах были изложены основные результаты многолетних исследований в этой области и даны
практические рекомендации строителям (Н. Иванов, А. Бируля, А. Калерт, В. Михайлов, Н. Пузаков, Н.
Хартута. За годы советской власти создана отечественная дорожная наука // Автомоб. дороги. - 1967. - №7. - С.
10-12).
С 1935 г. начались исследования по уплотнению грунтов в насыпях. В этих исследованиях приняли участие
докт. техн. наук Н.Н. Иванов, канд. техн. наук М.Я. Телегин, а затем докт. техн. наук А.К. Бируля и канд. техн.
наук В.И. Бируля. Вопросы уплотнения грунта и других материалов нашли свое дальнейшее развитие в работах
докт. техн. наук И.Я. Хархуты и канд. техн. наук Ю.М. Васильева. После 1941 г. был издан учебник для
автодорожных вузов «Грунтоведение и механика грунтов», составленный профессорами Н.В. Орнатским, В.Ф.
Бабковым и др.
Изучение грунтов слабых оснований, выполненное под руководством Н.П. Кузнецовой, Н.Н. Иванова, А.А.
Арсеньева, позволило получить ценные теоретические и практические выводы для постройки земляного
полотна на болотах.
С целью повышения прочности и устойчивости земляного полотна, а также для разработки новых норм на
его проектирование были использованы методические работы профессоров А.Ф. Лебедева, М.И. Сумгина
(исследовательское бюро ЦУМТ), а также работы Н.А. Пузакова, начатые им в 30-х гг. в ЛАДИ под
руководством проф. Г.Д. Дубелира. На основе наблюдений пучинных станций, организованных в 1936-1940 гг.,
опубликованы материалы Н.В. Орнатского, Н.А. Пузакова, А.Я. Тулаева, С.Л. Бастамова, Л.А. Преферансовой
по исследованию пучинообразования на дорогах и регулированию водного режима дорожных оснований. В
последующие годы были проведены крупномасштабные, в том числе региональные исследования водно-
теплового режима земляного полотна и мер повышения его устойчивости. Крупными итоговыми работами в
области теории влагонакопления в грунтах земляного полотна и рекомендаций по повышению его
устойчивости явились докторские диссертации и монографии Н.А. Пузакова, И.А. Золотаря, В.М. Сиденко,
А.Я. Тулаева, Э.М. Доброва, Н.Е. Евгеньева, Н.Я. Хархуты, Ю.М. Васильева, Э.К. Кузахметовой, В.Д.
Казарновского, В.И. Рувимского, В.П. Носова, Е.И. Шелопаева, А.И. Ярмолинского, A.M. Кулижникова, А.В.
Линцера.
При строительстве автомобильных дорог в районах, не обеспеченных каменными материалами, важное
значение имеет широкое использование местных грунтов для устройства дорожных одежд. С первых дней
существования Дорожно-исследовательского бюро ЦУМТа (1923-1925 г. г.) разработке различных методов
укрепления грунтов уделялось много внимания. Значительный вклад в это дело внес М.М. Филатов. Его труд
«Основы дорожного грунтоведения» был издан в 1936 г.
Способы укрепления грунтов, основанные на использовании различных местных вяжущих материалов и
скелетных добавок для строительства временных дорог и аэродромов, нашли широкое применение особенно в
годы войны. С 1956 г. получают распространение комплексные методы укрепления грунтов, разработанные
Союздорнии и многими другими научно-исследовательскими коллективами. Эти методы сочетают в себе
активное воздействие на грунт портландцемента, извести или битума, а также химических веществ,
изменяющих коллоидно-химическую природу грунта и способствующих ускоренному формированию
структуры укрепленного грунта.
Начавшееся практическое внедрение способов укрепления грунтов получило широкое признание и
поддержку инженеров-производственников.
В разработку методов укрепления грунтов большой вклад внесли профессора В.М. Безрук, А.К. Бируля,
Н.Н. Иванов, а также А.Н. Лысихина, Л.Н. Ястребова и многие другие. К важнейшим научным исследованиям,
которые начали развивать более 70 лет тому назад, относятся работы по механике грунтов земляного полотна и
теории прочности дорожных одежд Н.Н. Иванова, П.П. Пономарева и др. На основе лабораторных и
производственных исследований, анализа зарубежных данных и наблюдений за эксплуатируемыми дорогами в
Союздорнии разработан метод расчета дорожных одежд нежесткого типа, которым руководствовались все
проектные организации Советского Союза. В этой работе участвовали профессора Г.И. Покровский, А.М.
Кривисский, В.Ф. Бабков, М.Б. Корсунский, А.В. Герберт-Гейбович, А.К. Бируля и др.
Впоследствии метод расчета дорожных одежд нежесткого типа совершенствовался и развивался, а
инструкция по проектированию таких одежд неоднократно перерабатывалась и переиздавалась с участием
ученых Ю.М. Яковлева, В.Д. Казарновского, Ю.М. Васильева, А.П. Васильева, В.П. Носова, М.С. Коганзона,
А.В. Смирнова, В.М. Сиденко, А.Я. Тулаева, Б.С. Радовского, В.К. Некрасова, Е.А. Золотаря, В.И. Рувимского
и других специалистов.
По мере развития автомобильного транспорта и роста интенсивности движения все более остро выявлялась
необходимость строительства дорог с усовершенствованными покрытиями, в которых каменные материалы
прочно объединялись бы битумом, дегтем, эмульсией, цементом, известью. Уже в 1925 г. в Крыму были
проведены первые опыты по устройству усовершенствованных покрытий с применением дегтя, а затем битума.
Эти опыты в дальнейшем распространились по всей стране. С 1928 г. начато строительство асфальтобетонных,
а с 1930 г. - цементобетонных покрытий.
Большой коллектив ученых и производственников, положивших начало строительству дорог с
усовершенствованными черными покрытиями, - П.В. Сахаров, Н.Н. Иванов, А.Я. Тихонов, А.И. Мезерина, А.
К. Бируля, А.А. Калерт, Б.А. Козловский, В.В.Михайлов, А.И. Лысихина, Ф.Н.Пантелеев, М.Г. Старицкий, В.А.
Зинюхин, Г.А. Саркисьянц, И.Я. Птицин, С.Т. Сохранский - разработал теоретические основы строительства
дорог с черными покрытиями, нормативные документы по технологии производства работ, требования на
материалы, а также рекомендации по контролю качества.
В послевоенный период в связи с ростом строительства автомагистралей (Москва - Симферополь, Киев -
Харьков - Ростов, Ростов - Орджоникидзе и др.), расширились исследования в области черных покрытий и
пополнился состав исследователей (И.А. Рыбьев, Б.И. Ладыгин, М.И. Волков, М.А. Зелейщиков, Н.В.
Горелышев, Е.Н. Козлова, Л.Б. Гезенцвей, М.Ф. Никишина, А.С. Колбановская, В.В. Молеванский, Г.К. Сюньи,
В.М. Гоглидзе, З.С. Бицкинашвили и др.). Участие большого коллектива ученых и производственников
позволило не только коренным образом, с учетом современных требований, переработать основные
технические нормативные документы по устройству асфальтобетонных и других черных покрытий (ГОСТы,
Инструкции, Указания), но и опубликовать крупные монографии и учебные пособия, которыми широко
пользуются в нашей стране и за рубежом.
Над повышением прочности и долговечности черных покрытий, которые являются доминирующими на
дорогах России, продолжали трудиться многие специалисты-дорожники. К наиболее крупным работам в этой
области следует отнести исследования по теории асфальтобетона (Н.Н. Иванов, И.А. Рыбьев), позволившие
научно обосновать ряд вопросов структурообразования этого материала, уточнить требования и предложить
технологический процесс приготовления смеси и ее применения в дорожных покрытиях. К числу наиболее
крупных обобщений и исследований в области асфальтобетона относятся работы Л.Б. Гезенцвея, Н.В.
Горелышева, И.В. Королева, А.Н. Богуславского, А.В. Руденского, В.А. Золотарева, В.Н. Кононова, Б.И.
Ладыгина, Я.В. Ковалева, В.Н. Яромко.
Большое значение для повышения качества и долговечности черных покрытий имеют исследования,
связанные с улучшением свойств дорожных битумов и с применением поверхностно-активных веществ (В.В.
Михайлов, А.С. Колбановская, Р.С. Ахметова). В этих исследованиях теоретически обоснованы и
сформулированы требования к дорожным битумам, определена оптимальная их структура и даны предложения
по технологии получения битумов оптимальной структуры с учетом природы перерабатываемой нефти.
Исследования в области поверхностно-активных и модифицирующих веществ позволили научно обосновать
механизм их действия на свойства битума и битумоминеральных материалов и показать их огромное влияние
на повышение водоустойчивости, морозоустойчивости черных покрытий (В.В. Михайлов, И.М. Руденская,
Л.М. Гохман, И.А. Плотникова и др.).
Используя эффект взаимодействия свежеобразованной поверхности минеральных материалов (при
дроблении или обдирке) с органическими вяжущими материалами, Л.Б. Гезенцвей предложил способ
активации минерального порошка для повышения качества асфальтобетона. С целью повышения
сдвигоустойчивости и транспортно-эксплуатационных качеств (шероховатости) дорожных покрытий
предложены и широко внедряются каркасные асфальтобетонные смеси, разработанные под руководством Н.В.
Горелышева. Перечисленные работы в области теории асфальтобетона, структурообразования битумов и
битумоминеральных материалов, технологии производства работ по строительству черных покрытий являются
новым шагом в области повышения их прочности и долговечности.
Научные исследования по применению неорганических вяжущих материалов для устройства дорожных
покрытий в СССР начались в 1930-1931 г. г. В это время И.П. Александрин в лаборатории Ленинградского
института инженеров транспорта вел первые исследования физико-технических свойств дорожного цементного
бетона. Тогда же были устроены первые участки цементобетонных покрытий на дорогах Белоруссии, а в 1935 г.
- на дороге Москва - Горький. В 1937 г. Союздорнии и его Ленинградский филиал начали более широкие
исследования дорожного бетона и разработали первые конструкции цементобетонных покрытий и технологию
их устройства с применением комплексной механизации (И.П. Александрин, Ф.Т. Резник, А.Н. Защепин, Н.В.
Чиняев). На основе экспериментальных работ, проведенных на опытном участке Союздорнии в 1937-1938 г. г.
на автомагистрали Москва - Минск, были разработаны технические нормативы и технология устройства
цементобетонных покрытий, а также технические требования к бетоноукладочным машинам.
Всесторонние исследования технологии дорожного бетона, методов проектирования и устройства бетонных
покрытий были возобновлены после окончания Великой Отечественной войны. В этот период группа научных
работников Союздорнии (А.Н. Защепин, Ф.М. Иванов, Т.Ю. Любимова, В.А. Шильников, М.С. Зельманович)
под руководством С.В. Шестоперова и А.В. Саталкина провели исследования по структурообразованию,
повышению долговечности и деформативных свойств дорожного бетона, разработали требования к
портландцементам для дорожного бетона, исследовали свойства бетона с поверхностно-активными добавками.
Совместно с цементной промышленностью был организован выпуск пластифицированного цемента.
Проведены исследования и производственный опыт дали возможность разработать технические правила по
строительству дорог с бетонными покрытиями. В 1957 г. впервые в СССР был разработан ГОСТ на дорожный
бетон. Исследования в области конструкций цементобетонных покрытий имели целью повышение их
надежности и экономичности, а также изучение работы покрытия в комплексе с работой основания и земляного
полотна. Развитию этих исследований посвящены работы С.В. Коновалова, В.А. Чернигова. A.M. Шейнина,
Л.А. Феднера, В.В. Ушакова, В.И. Орловского, Э.Р. Пинуса и др.
Теоретические и экспериментальные исследования по технологии дорожного бетона, конструкциям
бетонных покрытий и технологии их устройства обобщены в ряде нормативных документов (СНиП, ГОСТы,
Инструкции), которые позволяют проектировать и строить дороги с бетонными покрытиями на современном
научном уровне.
Большой вклад в развитие методов организации дорожных работ, внедрения новых технологий и средств
механизации внесли А.А. Арсеньев, А.М. Антонов, М.И. Вейцман, B.C. Боровик, Б.Н. Гришаков, А.С.
Еленович, Е.М. Зейгер, С.В.Коновалов, Е.Ф.Левицкий, Б.С. Марышев, В.М. Могилевич, Б.М. Орешкин, СМ.
Полосин-Никитин, А.К. Петрушин, М.Н. Ритов, Г.А. Рамаданов и многие другие.
Сеть автомобильных дорог России создавалась в течение многих лет. В процессе эксплуатации дороги
постепенно изнашиваются физически, устаревают морально и перестают отвечать возрастающим требованиям
движения транспортных потоков. В настоящее время значительная часть существующих дорог требует
реконструкции. Дорожная наука долгое время не уделяла этой проблеме должного внимания. В 1978 г. по
инициативе проф. В.Ф. Бабкова вышла первая монография «Реконструкция автомобильных дорог»,
подготовленная коллективом ученых МАДИ (В.Ф. Бабков. В.М. Могилевич, В.К. Некрасов, Ю.М. Ситников,
А.Я. Тулаев).
Исследования проблем реконструкции автомобильных дорог продолжаются в МАДИ (ГТУ) под
руководством профессора А.П. Васильева. В 1998 г. издана книга «Реконструкция автомобильных дорог.
Технология и организация работ» (авторы А.П. Васильев, Ю.М. Яковлев, М.С Коганзон, А.Я. Тулаев, П.П.
Петрович, М.Г. Горячев). На основании обобщения результатов выполненных исследований разработаны
первые нормы реконструкции автомобильных дорог.
Круг исследований по проблемам строительства и реконструкции дорог непрерывно расширяется.
Появляются новые технологии, материалы, средства механизации и методы организации работ. Дорожная
наука России продолжает развивать и совершенствовать научно-техническую базу дорожного хозяйства.
1.3. 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.
1.4. Обеспечение прочности и работоспособности дорожных конструкций
Под работоспособностью автомобильной дороги понимают свойство обеспечивать в течение заданного
периода эксплуатации до ее реконструкции расчётный объем автотранспортных перевозок и допустимый
уровень обслуживания движения. Работоспособность автомобильной дороги, представляющей собой комплекс
дорожных инженерных сооружений, зависит от работоспособности каждого из них. 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. Работоспособность за период
от сдачи дороги в эксплуатацию до капитального ремонта или между капитальными ремонтами называлась
полной, за период от сдачи ее в эксплуатацию до среднего ремонта или между средними ремонтами -
частичной. 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 свойство 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 до ее реконструкции
или между двумя последовательными реконструкциями. В течение этого периода дорожная конструкция
должна обладать показателями и характеристиками, обеспечивающими требуемый уровень потребительских
свойств автомобильной дороги, в том числе:
геометрические элементы, соответствующие требуемой пропускной способности, скорости, безопасности и
удобству движения;
прочность дорожной конструкции;
ровность дорожного покрытия;
сцепные свойства покрытия проезжей части.
Фактический срок службы дорожной одежды оценивают по изменению во времени основных показателей ее
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 размера пропущенного движения. В связи с этим обеспечение прочности дорожной конструкции и
ее основного элемента - дорожной одежды - является важнейшим условием обеспечения работоспособности
автомобильной дороги и одной из главных ее задач.
Чтобы обеспечить требуемые потребительские свойства автомобильной дороги, в процессе ее строительства
необходимо выполнить ряд условий:
обеспечить требуемую прочность и устойчивость земляного полотна;
обеспечить прочность дорожной одежды, в том числе в зонах контакта между ее конструктивными слоями;
обеспечить начальную (строительную) и эксплутационную ровность проезжей части.
Прочность и устойчивость грунта земляного полотна в рабочем слое оценивают по величине коэффициента
прочности по сопротивлению сдвигу, то есть активным касательным напряжениям от действия расчетной
транспортной нагрузки. Прочность монолитных слоев дорожной одежды оценивают по величине коэффициента
прочности по сопротивлению растяжению при изгибе от действия расчетной транспортной нагрузки.
Прочность дорожной конструкции в целом оценивают по величине коэффициента прочности по общему
модулю упругости (сопротивлению вертикальному упругому перемещению под действием расчетной
транспортной нагрузки).
Для обеспечения прочности и устойчивости земляного полотна при строительстве дорожной
конструкции требуется обеспечивать в допустимых пределах однородность (то есть уменьшить по возможности
величину коэффициентов вариации) строительно-технических свойств грунтов по слоям их разработки и
отсыпки в земляном полотне; 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.
При строительстве конструктивных слоев из песка, щебеночных и гравийных материалов необходимо
контролировать и обеспечивать в допустимых пределах однородность материалов по составу и строительно-
техническим свойствам в местах их заготовки и укладки; однородность влажности и толщины слоев при их
уплотнении; требуемые влажность, близкую к оптимальной, плотность и ровность конструктивных слоев из
указанных материалов; исключение движения 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; однородность слоя по составу,
физико-механическим свойствам и температуре при укладке; требуемую среднюю температуру смеси при
уплотнении, плотность, толщину и ровность слоя.
При строительстве конструктивных слоев дорожной одежды из материалов, обработанных
неорганическими вяжущими (цемент и др.) необходимо обеспечивать однородность состава и физико-
механических (в том числе прочностных) свойств исходных для бетона материалов; однородность состава,
подвижность (удобоукладываемость) и физико-механические свойства цементобетонной смеси; стабильность
технологических режимов работы комплекта бетоноукладочных машин; требуемый средний уровень
подвижности смеси; толщину укладываемого слоя и его ровность при уплотнении; стабильность влажности
бетона в процессе его твердения; исключение движения автомобилей по бетону в начальный период его
твердения.
При строительстве дорожных одежд необходимо создать условия для того, чтобы исключить или
уменьшить в ходе строительства деструктивные процессы (процессы разрушения) и способствовать по
возможности процессу структурообразования. Например, не допускать раскалывания щебенок и округление их
углов (перекат) при уплотнении; не допускать возникновения температурно-усадочных трещин посредством
эффективного ухода за бетоном; замедлять процессы старения битума. Целесообразно повышать в пределах
имеющихся возможностей начальные эксплуатационные качества (повышать средние значения и снижать
коэффициенты вариации показателей прочности, ровности, шероховатости) верхнего слоя покрытия,
осуществлять оперативный контроль качества выполнения технологических операций с корректировкой по
результатам контроля параметров технологических процессов с целью поддержания стабильного оптимального
технологического режима работы машин.
Для повышения качества дорожного строительства целесообразно использовать отдельные положения
теории надежности технических систем. Под надежностью автомобильной дороги понимают вероятность того,
что дорога в течение заданного периода эксплуатации обеспечит требуемый объем транспортной работы с
установленными эксплуатационными показателями движения. В наибольшей степени отдельные положения
теории надежности развиты применительно к обеспечению прочности дорожных одежд.
В теории надежности технических систем различают безотказность (в том числе начальную),
ремонтопригодность, долговечность (или наработку на отказ), сохраняемость.
Под безотказностью автомобильной дороги понимают вероятность того, что фактические значения
показателей потребительских свойств дороги будут соответствовать их требуемым значениям. Под начальной
безотказностью автомобильной дороги понимают вероятность того, что в момент окончания строительства и
сдачи дороги в эксплуатацию фактические значения показателей потребительских свойств дороги
соответствовали их требуемым значениям. Для определения вероятности отказа по тому или иному показателю
необходимо установить закон и параметры закона распределения случайной величины, характеризующей
изменчивость этого показателя. Под отказом понимают событие, заключающееся в полной или частичной
утрате работоспособности автомобильной дороги.
Под ремонтопригодностью автомобильной дороги понимают ее свойство восстанавливать свою
работоспособность в результате проведения соответствующих ремонтных работ. Под долговечностью
автомобильной дороги понимают период времени, в течение которого она сохраняет работоспособное
состояние, то есть 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.
Отказы автомобильных дорог возникают, как правило, вследствие влияния существенных дефектов
дорожных сооружений. Отказы могут быть внезапными и постепенными, полными и частичными, очевидными
и скрытыми. Отказы дорожной одежды обычно имеют постепенный характер. Отказ дорожной одежды по
прочности физически характеризуется образованием неровностей поверхности дорожной одежды в продольном
и поперечном направлении, связанных с прочностью конструкции (продольные неровности, колея, усталостные
трещины), с последующим развитием других видов деформаций и разрушений (частые трещины, сетка трещин,
выбоины, просадки, проломы и т.д.). Номенклатура дефектов и методика их количественной оценки
определяются специальными нормами, используемыми при эксплуатации дорог.
В качестве количественного показателя отказа дорожной одежды как элемента инженерного сооружения
линейного характера используют предельный коэффициент разрушения
пр
р
K
, представляющий собой
отношение суммарной протяженности (или суммарной площади) участков дороги, требующих ремонта из-за
недостаточной прочности дорожной одежды, к общей протяженности (или суммарной площади) участков
дороги или к общей протяженности (или общей площади) дороги между корреспондирующими пунктами.
Значения
пр
р
K
на последний год службы в зависимости от капитальности дорожной одежды и категории дороги
принимают в соответствии с отраслевыми дорожными нормами [4].
В табл. 1.5 приведены экспериментальные данные, характеризующие зависимость величины предельного
коэффициента разрушения дорожной одежды от уровня ее надежности по прочности и от коэффициента ее
прочности (по модулю упругости).
Т а б л и ц а 1 . 5
Предельный коэффициент
разрушения
Уровень надежности Коэффициент прочности
0,002 0,998 1,40
0,01 0,99 1,27
0,02 0,98 1,21
0,03 0,97 1,17
0,04 0,96 1,14
0,05 0,95 1,11
0,06 0,94 1,09
0,08 0,92 1,05
0,10 0,90 1,02
0,15 0,85 0,96
0,20 0,80 0,91
0,30 0,70 0,83