СТРОИТЕЛЬСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ДОРОГ ПО СИСТЕМЕ «ИМЭТСТРОЙ» Москва 2011 СТРОИТЕЛЬСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ДОРОГ ПО СИСТЕМЕ «ИМЭТСТРОЙ»

2 Основные преимущества автомобильных дорог, построенных по системе «ИМЭТСТРОЙ», предлагаемой ЗАО «ИТС» 1.Заводское качество автомобильных дорог (индустриальное изготовление высококачест- венных плит в заводских условиях; наличие условий для соблюдения технологической инструкции, обеспечение входного контроля поступающих материалов, своевременная выбраковка материалов, минимизирующая риски возможного брака). 2.Эффективное строительство высококачественных дорожных покрытий на слабых и мерзлых грунтах; 3.Применение нанобетона повысило качество и несущую способность автомобильных дорог, срок службы до первого ремонта не менее 40 лет. 3. Ускорение строительства сельских, автомобильных дорог, аэродромных полос, площадок и других покрытий (до 500 метров в день силами строительной бригады из 10 человек). 4. Возможность строительства дороги 12 месяцев в году. 5. Стоимость строительства одного километра дороги 10 млн. (+10%) рублей в зависимости от особенностей ландшафта. 6. Немедленное открытие движения автотранспорта после завершения строительства покрытия. 7. Загрузка существующих заводов ЖБИ региона, имеющих необходимую инфраструктуру (оборудованные склады для инертных материалов и цемента, поставщиков инертных материалов, условия для погрузки изделий на железную дорогу и автомобильный транспорт), которые загружены в настоящее время на 30-35% своей мощности; 8. Экономическое развитие региона. Для строительства дороги будут привлекаться дорожно-строительные организации региона, оплата услуг которых, в совокупности с размещением заказов изготовления плит на региональных заводах ЖБИ приведет к тому, что до 90% выделенных на строительство дорог средств останется в регионе строительства.

3 В состав сети дорог общего пользования входят (с учетом ввода 2007 г. и 2008 г.) по данным МАДИ: дороги с твердым покрытием (асфальтобетонным, цементобетонным, щебеночным, гравийным и мостовым) покрытием – ,4 км В том числе: дороги с щебеночным и гравийным покрытием, мостовым покрытием – ,5 км ( 30 %) с асфальтобетонным покрытием и покрытием с применением органических вяжущих материалов – ,9 км ( 58 %) с цементобетонным покрытием – 8 592,9 км ( 2 %) грунтовые дороги – ,1 км. ( 10 %) Кроме дорог общего пользования, в дорожную сеть России входят: - ведомственные и частные дороги – 270,9 тыс. км; - улично-дорожная сеть городов – 145,2 тыс. км; - бесхозные дороги – 128,2 тыс.км. 1. Краткое описание положения строительства автомобильных дорог в России

4 По оценке специалистов отечественные автомагистрали отстают в своем развитии от мирового уровня на несколько десятков лет. Все граждане России ощущают на себе эту отсталость. Около 2 млн. граждан страны в более чем 40 тыс. населенных пунктов живут без автомобильного сообщения. На сегодня обеспеченность автодорогами в России на 10 тыс. человек составляет 400 м, в США она составляет 2200 м, в Канаде – 4400 м, в Европе – 6700 м. 1. Краткое описание положения строительства автомобильных дорог в России

2. Строительство автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. Опыт России. Асфальтобетон – главный материал для дорожного строительства в России – радикально уступает современному цементобетону по всем показателям: по прочности и способности нести большие нагрузки; по водо- и морозостойкости; по истираемости; по долговечности; по технологичности (плиты из асфальтобетона не производят в связи с низкой прочностью материала); по стойкости против образования «колейности» на трассах; по ремонтопригодности. В Новосибирской области, одной из первых в России, где широкое применение нашли покрытия из цементобетона, в 60-х годах построены дороги с цементобетонным покрытием: «Чуйский тракт», «Новосибирск- Колывань». Покрытия этих дорог отработали без ремонта более 30 лет. Как показал опыт, такому покрытию нужна только его защита. В 80-х годах найден эффективный способ защиты цементобетонных покрытий: это устройство макрошероховатого слоя износа. Срок службы такого защитного слоя лет при минимальных эксплуатационных затратах. 5

Такая работоспособность указанных дорог позволила доказать актуаль- ность строительства федеральной автомобильной дороги М-51 «Байкал» в цементобетонном исполнении. При строительстве этой дороги были впервые применены высокопроизводительные машины со скользящей опалубкой SP-850 фирмы «Wirtgen». Темпы укладки покрытия шириной 9 метров достигали 25 км за сезон. С цементобетонным покрытием построена автомобильная дорога «Новосибирск-Томск» на участке «Вьюны-Изовка»; строится Северный обход г. Новосибирска. Учитывая положительный опыт применения цементобетонных покрытий в Новосибирской области, проекты строительства автомобильных дорог «Обход р. п. Ордынское», «Байкал-Купино-Карасук» предусматривают строительство данных автодорог также с цементобетонным покрытием. В России накоплен огромный объем теоретических, экспериментальных и практических знаний в области долговечных цементобетонных покрытий. Разработаны федеральные нормы и правила проектирования и строительства цементобетонных покрытий и оснований по различным технологиям бетонирования: в рельсоформах, в скользящих формах, методом укатки виброкатками и другие. Фактические сроки службы цементобетонных покрытий зачастую превышают нормативные (20-25 лет), достигая и более лет Строительство автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. Опыт России.

Стоимость материалов для строительства дорожных одежд с цементо- бетонными покрытиями не превосходит (а в ряде случаев и ниже) стоимости материалов для строительства дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями. В странах Западной Европы и в США количество дорожных одежд с цементобетонными покрытиями составляет до 30–40%. Средний срок службы таких покрытий составляет не менее 20 лет при минимальных затратах на ремонт и содержание. При решении вопроса целесообразности и стоимости строительства цементобетонных покрытий в зарубежной практике учитывается не только существенное снижение эксплуатационных расходов, но и то, что при цементобетонных покрытиях вследствие их лучшей светоотражающей способности светлого цвета существенно уменьшается потребность в освещении дорог. Это позволяет снизить затраты на строительство системы освещения дорог до 30% Строительство автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. Опыт России.

Суммарные затраты на строительство, ремонт и содержание дорожных одежд с цементобетонными покрытиями также оказываются ниже, чем при других типах покрытий. В таблице 1 приведены результаты экономичес- кой оценки равнопрочных дорожных одежд с покрытиями из асфальто- бетона, из местной гравийной смеси и цементобетона (Рисунок 1) для случая строительства сельскохозяйственных дорог. Ширина проезжей части – 6 м. В расчёте, выполненном по приведённым затратам, был принят срок службы асфальтобетонного покрытия 13 лет, гравийного – 9 лет, цементобетонного – 20 лет. Базисным явился срок службы 20 лет. Дорожная одежда с гравийным покрытием имеет наименьшую строительную стоимость. Однако затраты на её ремонт и содержание примерно в 2 раза превышают затраты для асфальтобетонных покрытий и в 4 раза – цементобетонных. Такое же положение складывается и с трудозатратами на строительство, ремонт и содержание рассмотренных дорожных одежд Строительство автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. Опыт России.

Рис. 1. Конструкции дорожных одежд автомобильных сельских дорог России. Разрезы в едином масштабе 9 2. Строительство автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. Опыт России. Помимо превышения материалоемкости по сравнению с цементобетонными практически в 2 раза, стоимость асфальтобетонных покрытий и трудо- затраты на строительство, ремонт и их содержание также уступают цементобетонным (таблица 3).

Экономические показатели дорожных одежд на 1 км дороги (в ценах 1982 года) 10 Таблица 1 Показатель Дорожная одежда с покрытием: АсфальтобетонГравийЦементобетон Приведённые затраты, тыс. руб.: -на строительство -на ремонт и содержание 46,1 15,2 26,3 32,8 45,6 8,5 Общие приведённые затраты, тыс. руб.61,359,154,4 Трудозатраты, чел.-дней: -на строительство -на ремонт и содержание Общие трудозатраты, чел.-дней

Основными недостатками технологии монолитного покрытия дорог являются: наличие большого количества технологических переделов: земляные работы, устройство двухслойного покрытия, нарезка швов и др.; зависимость соблюдения технологии от многих факторов: доставка инертных материалов и цемента на производственную площадку, наличие на железнодорожных станциях необходимых складских помещений, соответствие инертных материалов требованиям стандартов, необходимость создания передвижных складов на стройплощадке, где невозможно создать условия для хранения из-за необходимости чистых (бетонных) оснований; невозможность обеспечения водой необходимого качества и количества для производства бетонной смеси и дальнейшего увлажнения поверхности дороги в период созревания бетона; сложности с обеспечением электроэнергией, большие затраты на ГСМ, обеспечение условиями для жилья большого количества рабочего персонала; Строительство автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. Опыт России.

12 Достоинствами предлагаемой дорожной строительной системы ИМЭТСТРОЙ являются: ускорение строительства автомобильных дорог, аэродромных полос, площадок и других покрытий; загрузка существующих в различных регионах страны сотен заводов ЖБИ, имеющих инфраструктуру (оборудованные склады для инерт- ных материалов и цемента, поставщиков инертных материалов, усло- вия для погрузки изделий на железную дорогу и автомобильный транс- порт) и работающих в настоящее время на 30-35% своей мощности; индустриальное изготовление высококачественных плит в заводских условиях; наличие условий для соблюдения требований технологического процесса, обеспечение входного контроля для поступающих материалов, своевременная выбраковка материалов, исключающая риски возможного брака; открытие движения автотранспорта сразу же после завершения строительства покрытия; сокращение трудоемкости работ; простота технологии строительства: в монтаже плит участвуют звенья из 4-5 рабочих на один грузо- подъемный механизм. 3. Экономическая оценка применения технологии строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

13 независимость от климатических условий и возможность круглогодич- ной работы; существенное уменьшение себестоимости работ и радикальное увеличение срока эксплуатации дорог без ремонта; возможность круглогодичного изготовления плит и строительства сборных дорожных покрытий; возможность укладки сборного железобетонного покрытия на упро- щенное основание: земляную, щебеночную или песчаную насыпь или старое дорожное полотно; эффективное строительство высококачественных дорожных покрытий на слабых и мерзлых грунтах; многократное использование (при необходимости) одних и тех же конструкций; возможность применения механизации и индустриализации работ по строительству сборных дорожных покрытий, минимизация ручного труда. Новая технология позволит решить важнейшую стратегическую задачу: в короткие сроки построить в различных регионах страны сеть высококлассных автомобильных дорог со сроком службы не менее лет. 3. Экономическая оценка применения технологии строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

14 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС» Оптимальными условиями строительства цементобетонных дорожных одежд, с нашей точки зрения, является строительство дорог по техноло- гии «ИМЭТСТРОЙ»: ускоренный монтаж преднапряженных железобетон- ных плит заводского изготовления на упрощенное дорожное полотно со стягиванием плит в длинномерные пакеты стальными канатами, с исключением существующей практики формирования оснований дорог в виде многослойного «пирога» из уплотненных слоев песка и щебня или гравия до глубины промерзания грунта в основании дорог.

15 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС» По предлагаемой нами технологии дорожные железобетонные преднапря- женные плиты изготавливаются на заводах ЖБИ и доставляются к месту монтажа полотна дороги. Железобетонные плиты снабжены сквозными каналами в средней части диаметром около 25мм, ориентированными вдоль полотна (и поперек при строительстве широкополосных дорог), а также шпунтованными боковыми гранями (Рисунок 2), или ровными гранями с посадочными гнёздами для амортизаторов (Рисунок 3). Рис. 2. Дорожная плита из преднапряженного бетона: 1 – продольные сквозные каналы; 2 – поперечная преднапряженная арматура ; 3 – шпунтованные боковые грани (торцы) плит.

16 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС» Наличие сквозных каналов и шпунтованных граней позволяет стягивать такие плиты вдоль полотна в пакеты из плит, стыкуемые шпунтованными гранями или с помощью амортизаторов, надетых на стальные канаты (Рисунок 3). Плиты укладываются на слой песка, покрытый полиэтиленовой пленкой (Рисунок 4). Стальные канаты, защищены от различных климатических воздействий (Рисунок 5), натягивают усилием от 5 до 30 т (в зависимости от количества плит и длины пакета) на каждый канат, а концы стальных канатов закрепляются клиновыми анкерами в специальных крепежных пустотах в плитах (Рисунок 6), которые после этого омоноличиваются быстро- твердеющим бетоном.

17 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС» Рис. 3. Дорожные плиты из преднапряженного бетона, соединенные стальными канатами с амортизаторами между плитами на демонстрационном полотне ОАО «Московский ИМЭТ»: а – общий вид полотна, б – крепление анкера на торце плиты; в – амортизатор между плитами.

18 Рис. 4. Установка железобетонной плиты сборного типа 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

19 Рис. 5. Стальной канат с концевым анкером в сборе: 1-канат; 2-смазка каната; 3-полимерная защитная оболочка; 4-концевой анкер. 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

20 Рис. 6. Вид крепежной пустоты после напряжения и скрепления стальных канатов двунаправленным анкером перед ее омоноличиванием. 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

21 Рис. 7. Подача бетонной плиты сборного типа на дорожное земляное полотно с подсыпкой дренирующего песчаного слоя, укрытого полиэтиленовой пленкой. 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

2 Подобные дороги начали строить в США и Канаде. При этом производительность труда по укладке дорожного полотна по новой технологии превышает аналогичную для комплекса машин монолитного бетонирования дорог, существующих в России и других странах, в 8-10 раз. Небольшое звено рабочих, снабженных соответствующей техникой, способно в месяц смонтировать несколько км высококлассных дорог (Рисунки 7, 8). 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

2323 Рис.8. Трасса 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

2424 Принципиальная особенность эффективной технологии стягивания сборных железобетонных плит стальными канатами состоит в том, что напрягаемые элементы – стальные канаты – покрываются защитной смазкой, которая обеспечивает им защиту от коррозии и отсутствие сцепления с бетоном. За счет этого напрягаемой арматуре обеспечивается свободное перемещение как в процессе натяжения, так и при эксплуатации конструкции. Напрягаемые элементы, как правило, располагается при этом в полиэтиленовых или полипропиленовых трубках. Производство таких канатов в РФ освоено. Между торцами преднапряженных железобетонных плит помещается герметик (Рисунок 9). 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

2525 Рис. 9. Герметичный шов между дорожными плитами из преднапряженного бетона По нашим расчетам, себестоимость дорог по новой технологии ниже, чем асфальтобетонных, так как радикально сокращаются затраты на подготовку оснований автомобильных дорог, не выкапываются, не грузятся, не перевозятся, не разравниваются, не уплотняются огромные объемы грунта, песка и щебня. 4. Краткое описание строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

Промышленная база для обеспечения реализации новой технологии строительства автомобильных дорог в России Для реализации новой технологии в России практически всё есть. Россия во времена советской власти создала колоссальное богатство: построены и пока функционируют сотни заводов по производству плит и панелей из сборного железобетона, существуют карьеры песка и щебня практически во всех регионах. Эти заводы производят и дорожные преднапряженные железобетонные плиты, но загружены на треть мощности, так как сборный железобетон для жилищного строительства, главной технологии в СССР, сегодня устарел по всем показателям. В настоящее время предприятия по производству железобетона производят тысячи напряженных дорожных плит по ГОСТ для покрытий городских дорог, способных выдерживать нагрузку от 10 до 30 т на кв.м, и специальных пред- напряженных железобетонных плит для аэродромных покрытий –ПАГов по ГОСТ , способных выдерживать нагрузки от 50 т до 75 т на кв.м. Изменением толщины плит можно определять допустимые нагрузки на ось транспортных средств.

Промышленная база для обеспечения реализации новой технологии строительства автомобильных дорог в России Основное отличие производимых сегодня плит – отсутствие сквозных каналов для протяжки через плиты стальных канатов при новой технологии строительства автомобильных дорог и взлетных полос аэродромов для напряжения плит вдоль полотна. На существующих заводах можно за месяцы организовать производство километров плит и во многие разы увеличить темпы строительства дорог. Необходимая арматура, стальные канаты, анкеры, домкраты и маслостанции уже производятся в России и применяются, в частности, при строительстве мостов и различных строительных конструкций и площадок (объекты в Сочи, развязка 3-его кольца на площади Гагарина в г. Москве, ряд мостов и т.п.). Применение производимых российскими заводами дорожных плит весьма ограничено из-за отсутствия спроса, однако, при освоении новой технологии существующие предприятия, рассеянные по всей территории России и, как правило, обеспеченные железнодорожными путями и автомагистралями, могут обеспечить производство сотен и миллионов плит для строительства дорог по новой технологии по системе ИМЭТСТРОЙ предлагаемой ЗАО «ИТС».

Промышленная база для обеспечения реализации новой технологии строительства автомобильных дорог в России Весьма важным является и то обстоятельство, что технология изготовле- ния различных плит сегодня значительно усовершенствовалась во всем мире, а также и в России; при этом получают распространение безопалу- бочные способы формовки железобетонных плит (СПАНКРИТ, ТЕНСИЛЕНД и др.). Достигнутое качество железобетонных изделий способно обеспечить их долговечность даже в жестких климатических условиях России на многие десятилетия. Преднапряженные плиты для строительства автодорог по новой техно- логии нужно изготавливать из бетонов с водопоглощением не более 4 % масс., водонепроницаемостью не ниже W8, с маркой по морозостойкости не ниже 300 циклов, а по прочности – не ниже В40. Такие бетоны обеспе- чат долговечность автодорог не меньше чем на лет. Для производства таких бетонов в России разработана и освоена уникальная технология механохимически активированного цемента, которая позво- ляет радикально повысить качество бетона при снижении расхода цемен- та, улучшить свойства и долговечность бетонных изделий, одновременно переработав малоиспользуемые отходы – горы (миллиарды тонн) зол, шлаков и природных мелкозернистых песков в преднапряженные железобетонные плиты для высококлассных и долговечных дорог.

29 Стоимость укладки одного километра дороги с одной полосой шириной четыре метра – дорожное покрытие из преднапряженных железобетонных плит п/п Статьи затрат Ед. из. Кол- во Цена, руб. с НДС Сумма, руб. с НДС 1Песок строительный, карьерныйм3м , ,00 2Полиэтиленовая пленкам2м , ,00 3Железобетонные преднапряженные плиты 4,0х2,5х0,10 мшт , ,00 4Строительные канаты в оболочке, анкерым350080, ,00 5Амортизаторышт150075, ,00 6Песок для досыпки обочинм3м , ,00 7Щебень для укрепления обочин толщиной 10 смм3м , ,00 8Герметикм3м , ,00 9 Работы по выравниванию горизонта дороги, насыпки грунта, формированию земляного полотна и водоотводов ,00 10Работы по насыпке и разравниванию песка ,00 11 Монтаж плит с установкой амортизаторов и герметизацией стыков ,00 ИТОГО: ,00

3030 Общих затрат ,00 руб. на 1 км дорожного полотна шириной 4 метра. Предлагаемая новая технология строительства сборного дорожного покрытия позволяет выполнять дорожные работы с высокой производительностью и в короткие сроки: звено рабочих из 10 человек, обеспеченное необходимой техникой, может уложить на подготовленное земляное полотно около 500 метров в рабочий день. К нашим расчетам необходимо добавить ускорение работ по строительству дорог в 8-10 раз за счет новой технологии и безусловную экономичность эксплуатации сборных дорог из преднапряженных железобетонных плит: их не надо будет ремонтировать десятилетиями. Благодаря пред- и пост- натяжению предотвращается растрескивание плит. Это сокращает, а то и полностью устраняет образование ям и выбоин от большегрузных машин, мороза, дождей во время расчетного срока службы дорог. 6. Экономическая оценка применения технологии строительства автомобильных дорог по системе ИМЭТСТРОЙ, предлагаемой ЗАО «ИТС»

Перспективы развития неосвоенных территорий России Особенно актуальны возможности новой технологии, позволяющей строить дороги из сборных железобетонных плит и в летнее, и в зимнее время, на любых грунтах, в любых регионах России. Новая технология быстрого строительства дорог на грунте монтажом, укладкой и стягиванием стальными канатами в пакеты железобетонных преднапряженных плит может дать особенно хорошие результаты при прокладке дорог на слабых грунтах: в условиях болот, песчаников и т.д., стоимость которых при строительстве по обычной технологии весьма высока. Новая технология - решение стратегических задач освоения малодоступных земель.

Перспективы развития неосвоенных территорий России Рис.11. Фрагменты сборного дорожного покрытия для строительства дорог на слабых, мерзлых грунтах и болотах: а) общий вид; б) разрез стыка плит. 1 – стальные трубы – понтоны; 2 – заглушки труб для герметизации; 3 – опорная площадка плит; 4 – ребра-натяжители; 5 – преднапряженные железобетонные плиты; 6 – сквозные каналы в плитах; 7 – стальные канаты в оболочках; 8 – анкеры.

33 8. Разработка нормативной документации В настоящее время для строительства дорог по предлагаемой ЗАО «ИТС» технологии «ИМЭТСТРОЙ» в России имеется вся необходимая нормативно- техническая документация, в том числе: ВСН Инструкция по строительству цементобетонных покрытий автомобильных дорог ВСН – Инструкция по проектированию жестких дорожных одежд ВСН – Технические указания по проектированию и строительству сборных покрытий из преднапряженных железобетонных плит для аэродромов классов Б и В ГА Методические рекомендации – Методические рекомендации по расчету температурных полей, напряжений и деформаций в цементобетонных покрытиях Методические рекомендации – Методические рекомендации по оценке качества дорожного бетона Рекомендации – Рекомендации по конструкциям и технологии строительства автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями и основаниями из смесей повышенной жесткости Это позволяет строить уже сегодня современные качественные дороги со сроком службы без ремонта не менее 40 лет.

ЗАО «ИТС» , Россия, г. Челябинск, пр. Ленина, 2 Тел.: +7 (351) , ДОКЛАД ПОДГОТОВИЛИ: Доктор химических наук, Академик Российской академии естественных наук, Академик Нью-Йоркской академии наукМ.Я. Бикбау Генеральный директор ЗАО «Инновационные технологии в строительстве» С.В. Мурашов Кандидат технических наук В. Б. Тросницкий Кандидат технических наукФ.С. Юлдашева