Современные технологии строительства и реконструкции зданий

Применение модифицированных битумов в дорожном строительстве

Асфальтобетонное покрытие должно обеспечивать максимальное сопротивление усталостным разрушениям, обладать устойчивостью к воздействию суточных и сезонных температурных циклов. Одним из перспективных направлений, позволяющих решить данную задачу, является применение битумов, модифицированных полимерами (рис. 2.2).

Практика эксплуатации автомобильных дорог показывает, что одним из многочисленных факторов, влияющих на снижение долговечности асфальтобетонных покрытий, является применение в асфальтобетонных смесях битума низкого качества. Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) на основе термоэластопластов является качественно новым материалом, позволяющим повысить срок службы дорожного покрытия. По сравнению с нефтяными дорожными битумами полимерно-битумные вяжущие обладают новым комплексом свойств, существенно отличающихся от свойств исходных битумов: эластичностью, трещиностойкостью, широким интервалом пластичности (ИП), повышением прочности при растяжении. Поэтому для приготовления ПБВ (рис. 2.3) следует использовать менее вязкие битумы. Можно искусственно уменьшить вязкость битума и ввести дополнительно ароматические соединения, компаундируя битум с различными разжижителями (гудроном, индустриальным маслом).

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.

Рис. 2.6. Строительство пилотной скважины

Этап II

Расширение (рис. 2.7) осуществляется после завершения пилотного бурения. При этом буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо нее присоединяется расширитель обратного действия. Приложением тягового усилия с одновременным вращением расширитель протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину ее диаметр должен на 20–30 % превышать диаметр трубопровода.

Рис. 2.7. Предварительное расширение

Этап III

На противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая к протягиванию плеть трубопровода (рис. 2.8). К переднему концу плети крепится оголовок с воспринимающим тяговое усилие шарниром (вертлюгом) и расширителем. Шарнир позволяет вращаться буровой колонне и расширителю и в то же время не передает вращательное движение на затягиваемый трубопровод. Таким образом, буровая установка затягивает в скважину плеть трубопровода до проектных отметок.

Рис. 2.8. Протягивание трубопровода