Научный взгляд: почему асфальт в Перми «вскрывается» весной, и лучше ли наших европейские дороги

Портал 59.ru начинает новый проект с Пермским национальным исследовательским политехническим университетом. Эксперты вуза поделятся своим мнением о том, как хорошо, «на годы», строить объекты вокруг нас: дороги, дома, самолеты, электростанции и многое другое. Мы хотим предоставить слово ученым – профессионалам в своей области, тем, кто обучает и выпускает специалистов, которые затем применяют полученные знания на практике.

Конечно, в наших материалах мы не сможем затронуть все аспекты, связанные, например, со строительством небоскреба или моста через реку. Но, надеемся, дадим представление о том, что нужно учесть и каких ошибок не допускать при создании объекта.

В первой серии кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильные дороги и мосты» Людмила Щепетева рассказывает о том, как построить качественную автомобильную дорогу. Что нужно предусмотреть, чтобы асфальт на проезжей части не «вскрывался» каждую весну, где в Прикамье самые хорошие дороги, и действительно ли в Европе они лучше, чем у нас.

– Строительство любой дороги состоит из нескольких этапов, и самый первый, самый важный из них – это проектно-изыскательные работы. Создается изыскательская партия из специалистов дорожной лаборатории, геодезистов, геологов, гидрологов и других, которые собирают данные. Они изучают рельеф местности, грунтовые условия, климат, объемы осадков, предположительную загруженность будущей дороги. В некоторых случаях проходит поиск мест воинских захоронений, – говорит Людмила Щепетева. – Следующий этап – разработка технического проекта. Составляется смета, в которой отображаются сроки строительства, стоимость проекта. Специалисты работают над рабочими чертежами. От того, насколько грамотные решения приняты, все ли условия учтены, зависит, какая будет дорога.

Во время подготовки к строительству важно правильно определить расчетную скорость движения. Для дорог первой категории – это 140 километров в час. Для второй – 120, для третьей – 100 километров в час, а для четвертой – 80. Чем выше расчетная скорость, тем выше требования, предъявляемые к параметрам автомобильной дороги, качеству проектных решений.

– Дорога может состоять из участков разных категорий?

– Теоретически, может. Если протяженность ее – несколько десятков, сотен километров, разные участки могут проектироваться по-разному, – отмечает Людмила Щепетева.

– В Европе такие же расчетные скорости?

– Раньше в Европе существовала тенденция к повышению расчетной скорости движения. Но, как оказалось, на дорогах высокого качества очень часто случаются ДТП. Водители разгоняются, пытаясь полностью реализовывать технические возможности автомобиля. За рубежом ущерб от ДТП оценивается очень высоко, поэтому они пришли к выводу, что не имеет смысла проектировать дороги на слишком высокие расчетные скорости движения. Сейчас расчетные скорости для проектирования автомобильных дорог за рубежом примерно такие же, как в России.

Дорога – как многослойный пирог. Каждый из слоев нужен для того, чтобы равномерно распределять нагрузку движущихся автомобилей на грунт.

– После того, как проект дороги готов и согласован, начинаются подготовительные работы – специалисты планируют полосу, очищают местность от кустарников, завозят материалы (щебень, песок, асфальтобетон), технику. Когда все материалы и техника завезены, сооружается земляное полотно, укладываются конструктивные слои дорожной одежды – песок, щебень и другие, включая асфальтобетон. Создаются дренажные системы для отвода грунтовых вод, системы поверхностного водоотвода (канавы, лотки, мосты, трубы). Толщина всех слоев дорожной одежды зависит от того, какая будет нагрузка, – отмечает Людмила Щепетева. – Затем, на заключительном этапе, устанавливают ограждения, дорожные знаки, освещение, высаживают деревья, кустарники.

– Дороги в Пермском крае часто сравнивают с дорогами Финляндии, где похожие климатические условия. При этом говорят, что там качество дорог выше…

– Возможно, температуру воздуха сравнить можно, но грунтовые условия в Пермском крае и Финляндии разные. Там гранитный щебень – он и в основании есть, и во время строительства используется. Благодаря этому проектировать основание гораздо проще. Это прекрасный материал для дорог, которого в Пермском крае, например, нет. У нас в лучшем случае – осадочные породы (песок, гравий), которые имеют меньшую прочность.

Если количество и толщина слоев рассчитаны неверно, появляются неровности. Колесо на большой скорости наезжает на них, проскакивает и ударяется об асфальт. Образуется первая выбоина, а за ней – еще и еще.

По словам ученого, Пермский край расположен во второй дорожно-климатической зоне – зоне избыточного увлажнения. Здесь грунтовые воды стоят высоко, большинство осадков не испаряется, много болот. Поэтому в проектах обязательно нужно предусматривать системы для отвода воды.

– Во время проверок мы сталкиваемся с этим постоянно, на протяжении многих лет говорим, что важную часть работы нужно посвятить отводу грунтовых и поверхностных вод. Но все равно возникают проблемы, – говорит Людмила Щепетева. – Переувлажнение грунта приводит к появлению просадок, проломов, колеи – то, что мы регулярно наблюдаем весной на дорогах.

За рубежом в городах очень эффективно работает ливневая канализация. У нас такого, конечно, нет. В Перми протяженность ливневой канализации составляет 15% от общей протяженности дорог, поэтому в дождь улицы превращаются в реки (кстати, о том, как работает ливневая канализация и почему она иногда не работает в нашем городе, мы рассказывали ранее).

На некоторых участках можно внедрить альтернативные способы отвода воды. Например, несколько лет назад для одного из предприятий мы сделали ремонт внутризаводского проезда. Ливневки там не было, и специалисты политеха соорудили такую систему: вдоль бортового камня проложили дождеприемные колодцы, откуда вода выводилась в накопители, находящиеся неподалеку под газоном. Накопители – это траншеи, заполненные щебнем в обойме из геосинтетических материалов, благодаря которым щебень не заиливается. Крупный щебень временно задерживал воду, а затем она испарялась.

– Что касается дождей – а существуют технологии, при которых можно закладывать асфальт в дождь?

– Мне такие технологии неизвестны.

– Начинается весна – вода собирается на дорогах. Одна из причин этого – зимой от снега очищается только проезжая часть. Но при наших условиях, когда система водоотвода не работает должным образом, вывозить нужно весь снег, в том числе и тот, который находится на обочинах и откосах. Земляное полотно должно очень быстро просыхать весной, – поясняет Людмила Щепетева. – Асфальтобетон – пористый материал. Когда в период перепада температур в поры и микротрещины попадает вода, он моментально разрушается. Можно заметить, как весной из-под колес впереди идущего автомобиля вылетают кусочки асфальта.

На трассах, как говорит ученый, система та же – весной от снега должны очищаться и обочины, и откосы, и боковые канавы, чтобы вода не застаивалась, вовремя отводилась от полотна дороги.

– Получается, даже, если дорога построена по всем правилам, не факт, что она не разрушится к следующему сезону?

– Конечно. Ведь жизненный цикл дороги включает в себя, в том числе, правильное содержание. Нужно убирать снег вовремя. А еще – вовремя устранять дефекты. В 2008 году я была в Италии и, как дорожник, оценивала состояние дорог там. Та же сетка трещин, как у нас, те же просадки. Но у них не копятся дырки, трещины, выбоины. Дефекты сразу устраняются. Подход другой.

– Например, несколько лет назад на дороге Болгары – Югокамский – Крылово КТ «Пермская ДПМК» построила 21 опытный участок дороги, каждый из которых построили с применением разных инновационных типов дорожной конструкции. Один – со шлаковым щебнем, второй – с дренирующим асфальтобетоном, третий – с резинобитумным вяжущим «Битрэк» и так далее. Потом периодически выезжали на участки и смотрели, как ведет себя дорожное полотно. На участке с дренирующим асфальтобетоном, например, вода быстро выводилась из слоя во время дождя. Это был интереснейший эксперимент.

Нужно применять новые технологии, вводить в эксплуатацию новую технику. В нашем крае есть примеры, когда дорога, сделанная по современным технологиям, работает долго. Например, участок трассы Кукуштан–Чайковский с 72-го до 82-й километр – при строительстве использовали в основании дорожной одежды укрепленные материалы. Или, например, обход Полазны – там ставили георешетку, которая равномерно распределяет нагрузку и предотвращает появление колеи и трещин.