Инновационные технологии ремонта и обслуживания дорог

 Авторы: Н. А. Анисимов, Т. Ю. Шкарина,  И. П. Гром

Департамент инноваций Политехнического института, Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ)

Современные автомобильные дороги являются местом повседневной работы множества автовладельцев. В Российской Федерации, традиционно, из года в год растёт автомобильный трафик, что показывает повышение уровня автомобилизации по регионам и по стране в целом (Таблица 1).

Подобный уровень автомобилизации, особенно в регионах ДФО -сказывается на качестве автомобильных дорог. Состояние дорог стремительно ухудшается в связи с увеличением на них нагрузки, так же на это сказывается не только автомобилизация личных автомобилей, но и количество пассажирских автобусов и автомобильных поездов.

Регрессию автомобильных дорог доказывает статистика, предоставленная Росавтодором и Росстатом (Рисунок 1).

Из рисунка 1 следует несколько выводов.

В целом по ДФО, доля дорог, не отвечающих нормативным требованиям, за два года выросла на 7% (с 55,7% до 62,7%) для региональных или муниципальных дорог и 8,8% (с 48,6% до 57,4%) для местного.

При этом для сравнения качества дорог ДФО и РФ в целом с другими мировыми лидерами необходимо обратится к Всемирному экономическому форуму (WEF). Для доклада о состоянии экономики в мире ежегодно собирается оперативная информации о состоянии автомобильных дорог. Эксперты форума оценивают качество покрытия по всей территории страны (Таблица 2).

Из представленной таблицы можно сделать вывод, что на 2019 год РФ и ДФО в частности обладает дорогами качеством ниже, чем среднее по миру.

Как видно из рисунка, в 6 регионах ДФО из 11 идет планомерное увеличение доли соответствующих нормативам дорог.

То есть деньги на поддержание дорожной сети выделяют. Финансирование идет по проекту «Безопасные и качественные дороги», цель которого до 2024 года увеличить долю автомобильных дорог регионального значения соответствующих нормативам до 50%.

На 2019 год качественных дорог местного значения больше, чем регионального или межмуниципального.

Это может свидетельствовать о том, что региональные дороги получают больше урона от тяжеловесных транспортных средств. Так как превышение расчетных нагрузок на дорожное полотно, приводит к его быстрому износу. Расчет вреда, наносимого тяжеловесными ТС закреплен законодательно.

Большой интерес вызывают показатели Хабаровского края, Амурской области, Магаданской области и частично Еврейской автономной области. В них всего за один год произошло резкое падение количества качественных дорог, при том как регионального, так и местного значения.

Такие сильные скачки в количестве некачественных дорог сказываются на федеральный и региональный бюджет. Согласно Минтрансу, на 2019 в среднем на 1 полосу протяжённостью 1 км необходимо: -на строительство 49,5 млн руб.; -на реконструкцию 30,4 млн руб.; -на ремонт 9,9 млн руб. 3.

При том, что гарантийный срок на верхний слой покрытия из асфальтобетона, в зависимость от интенсивности движения, составляет от 2 до 8 лет.

В таблице 3 приведена стоимость восстановления доли дорог до прежнего него уровня.

Из приведенной таблицы видно, что затраты на восстановление поврежденных дорог составляют около 80 млрд. рублей.

Резкое ухудшение количества качественных дорог в этих регионах может свидетельствовать о неблагоприятных погодных условиях, произошедших годами ранее. На автомобильных дорогах Российской Федерации с нежесткими покрытиями по природно-климатическим условиям образование различного рода трещин неизбежно. Это обусловлено перепадами температур в течение года в различные его сезоны. Особенно это актуально для регионов с резко континентальным климатом, к которым относится и Хабаровский край.

Основной проблемой автомобильных дорог в РФ являются дорожные трещины, впоследствии образующие дорожные ямы. При эксплуатации дорожного полотна образуются микротрещины, в которые попадает вода. При изменении температуры воздуха, под действием термического расширения и сужения, вода образует более глубокие и широкие трещины. Поэтому дорожное полотно необходимо не только ремонтировать, но и полностью заменять.

Массовое появление микротрещин в самых пострадавших регионах может объяснить прошедшими в 2016 году землетрясениями магнитудами 4,1 и 5,0 в Амурской области и 4.0 в Магаданской области.

Время, за которое трещина полностью раскрывается (образуется яма) описано в работе Казаринова А.Е. Увеличение ширины раскрытия трещины протекает по экспоненциальной зависимости, с максимальным ежегодным ее ростом в первые годы эксплуатации покрытия (от 3 до 5 лет).

Для совершенствования транспортно-дорожной инфраструктуры Российской Федерации необходимо внедрять новые системы качества и инновационные технологии строительства автомобильных дорог, так как высокой уровень качества дорожного полотна в странах с высоким индексом, поддерживается внедрением постоянно развивающихся инновационных технологий и технических решений. В странах, имеющие большее значения валового продукта, данный путь развития технологий строительства подобных объектов показал свою результативность.

Для решения данной проблемы изобретаются новые технологии строительства и обслуживания дорог:

Волокна, проводящие электричество, из Нидерландов. При строительстве, замене или ремонте автомобильных дорог в состав асфальтобетона добавляется волокна, способные проводить электричество с конфигурацией замкнутых контуров. При образовании трещин или при интервальном обслуживании подается электрический ток на волокна, в результате чего создается тепло. Вяжущее вещество, входящее в состав дорожного полота, начнет плавиться, заполнив тем самым пустоты в автомобильной дороге.

Наночастицы оксида железа из Швейцарии. Нано-частицы вводят в трещину. После на них воздействуют магнитным полем. В результате действия магнитного поля дорожное полотно становится мягким, а трещины устраняются. Подобный подход к ремонту трещин занимает несколько секунд.

Специальный состав для заделывания трещин из США. Американские ученые предложили соединить в один состав железную руду, с примесями магнетита в количестве 1-2%, битум, крошку проработанных бетонных или кирпичных изделий. После нанесения состава на дорожные покрытия происходит его нагрев с помощи микроволнового блока. По исследованиям данное покрытие дольше не нуждается в ремонте.

Замена на диатомит, который заменит традиционный асфальтобетон. В Тюменском индустриальном университете предложили использовать диатомит — природный материал, обладающий водоотталкивающими свойствами и устойчив к низким температурам. Это означает что сам факт наличия трещин — отсутствует.

В качестве рекомендации при строительстве автомобильных дорог предлагается использование ВIМ-техно-логий. Данная технология позволят смоделировать трассу с прилегающими ее конструкциями. Появляется возможность не только создание 3D модели транспортной инфраструктуры, но и анализ ее характеристик и параметров, что позволит определить будущие недостатки и дефекты. Помимо этого, можно корректировать себестоимость проекта. В1М-технологии по скорости проводимого анализа не имеют аналогов в мире.

Рисунок 1 — Использование BIM-технологии при моделировании дороги

Использование предложенных инновационных технологий для автомобильных дорог позволит снизить себестоимость дорожной инфраструктуры, скорость ремонта и строительства и повысить качество самих дорог и обслуживания.

Литература

1 В Амурской области произошло землетрясение. Режим доступа (свободный) : https://ria.ru/20160911/1476618383.html (дата обращения: 05.06.2021).

2 В Приморье отремонтируют более 80 км дорог. Режим доступа (свободный) : https://tass.ru/nacionalnye-proekty/8349481 (дата обращения: 05.06.2021).

3 Доклад о стоимости строительства, реконструкции, капитального ремонта, ремонта и содержания 1 км автомобильных дорог общего пользования Российской Федерации (2019 год). Режим доступа (свободный) : https://mintrans.gov.ru/documents/11/11086 (дата обращения: 01.06.2021).

4 Доля автомобильных дорог общего пользования, не отвечающих нормативным требованиям, по субъектам Российской Федерации : Росстат. Режим доступа (свободный) : https://rosstat.gov.ru/folder/23455?print=1 (дата обращения 29.05.2021).

5 Землетрясение в Амурской области не отразилось на работе нефтепровода ВСТО. Режим доступа (свободный) : https://tass.ru/tek/3863807 (дата обращения: 05.06.2021).

6 Землетрясение магнитудой 4,0 произошло в 180 км от Магадана. Режим доступа (свободный) : https://tass.ru/proisshestviya/3745527(дата обращения: 05.06.2021).

7 Иноземцев Сергей Сергеевич, Королев Евгений Валерьевич Технико-экономическая эффективность применения наномодифицированного наполнителя для асфальтобетонa // Вестник МГСУ. 2018. №4 (115). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehniko-ekonomicheskaya-effektivnost-primeneniya-nanomodifitsirovannogo-napolnitelya-dlya-asfaltobetona (дата обращения: 30.05.2021).

8 Казаринов, А. Е. Современные тенденции технологии ремонта и заделки трещин на проезжей части улиц и дорог / А. Е. Казаринов // Дальний Восток. Автомобильные дороги и безопасность движения : международный сборник научных трудов. — Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2016. — С. 42-44.

9 Казаринов, А. Е. Установление оптимальных сроков заделки трещин на асфальтобетонном покрытии с целью продления его срока службы / А. Е. Казаринов, С. П. Гавшин // Дальний Восток. Автомобильные дороги и безопасность движения : Международный сборник научных трудов / Под редакцией А.В. Каменчукова. — Хабаровск : Тихоокеанский государственный университет, 2019. — С. 168-171.

10 Кожин, А. Г. Зарубежный опыт развития дорожного строительства / А. Г. Кожин // Международный научно-исследовательский журнал. — 2013. — № 2(9). -С. 71-74.

11 Отраслевой дорожный методический документ: Рекомендации по установлению гарантийных сроков конструктивных элементов автомобильных дорог и технических средств организации дорожного движения: [ОДМ 218.6.029-2017].

12 Постановление Правительства РФ от 31.01.2020 N 67 (ред. от 26.10.2020) «Об утверждении Правил возмещения вреда, причиняемого тяжеловесными транспортными средствами, об изменении и признании утратившими силу некоторых актов Правительства Российской Федерации» Режим доступа (свободный) : http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34443 6/ (дата обращения: 27.05.2021).

13 Протяжённость дорог че-то там по субъектам Российской Федерации : Росстат. Режим доступа (свободный) : https://rosstat.gov.ru/folder/23455?print=1 (дата обращения 29.05.2021).

14 Рахматуллина, Е. С. BIM-моделирование как элемент современного строительства / Е. С. Рахматуллина // Российское предпринимательство. — 2017. — Т. 18. — № 19. — С. 2849-2866. — DOI 10.18334/rp.18.19.38345.

15 Число собственных легковых автомобилей на 1000 человек населения по субъектам Российской Федерации : Росстат. Режим доступа (свободный) : https://rosstat.gov.ru/folder/23455?print=1 (дата обращения 29.05.2021).

16 Global Competitiveness Report 2019 | World Economic Forum Рейтинг стран по качеству дорог. Режим доступа (свободный) : http://www3.weforum.org/docs/WEF_TheGlobalCompetitiv enessReport2019.pdf (дата обращения 03.06.2021)

Источник:  Анисимов, Н. А. Инновационные технологии ремонта и обслуживания дорог / Н. А. Анисимов, Т. Ю. Шкарина, И. П. Гром // Инновации и инвестиции. – 2021. – № 6. – С. 151-154.

https://elibrary.ru