Лежневой материал для строительства дорог
CORDUROYING MATERIAL FOR CONSTRUCTION OF ROADS

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для лежневания при строительстве автодорог, железнодорожных путей, временных площадок, подъездных путей и т.д.
1. Лежневой материал предназначен для строительства дорог.
Лежневой материал для строительства дорог отличается тем, что брус из пенопласта заключается в материал из СВМПЭ либо другой прочный материал, который способен выдержать необходимую нагрузку.
На поверхность бруса из пенопласта с необходимыми для соединения отверстиями наносится материал из СВМПЭ путем напыления или окунания для создания необходимого слоя, который увеличит прочность, защитит от повреждений.
Брус имеет определенную форму толщину 400 мм и ширину 400 мм. а также различную длину: 2400 мм, 6000 мм, 9000 мм, 11500 мм, для формирования и связки лежневого полотна любой сложности. Брус имеет отверстия диаметром 25 мм под кабельные стяжки для более быстрого и удобного монтажа лежневого полотна и для более крепкого его соединения, что дает возможность не расползаться брусу при эксплуатации дороги. Лежневой материал может использоваться как для временных, так и для постоянных дорог в любых климатических условиях, где присутствует неустойчивый грунт.
2. Известны ряд проектов как старых, так и новых технологий, которые используются в дорожном строительстве:
а). Лежневая дорога - колея из выступающих или врытых вровень с грунтом деревянных продольных брусьев (лежней).
Первоначально тележки перемещали вручную, позднее стали впрягать лошадь, лежни не только служили направляющими, но и воспринимали основную нагрузку. В XII-XIV веках лежневые дороги были на многих рудниках и шахтах, использовались при строительстве военных укреплений. Остатки тележки на территории нашей страны найдены в 1722 году в старом медном руднике, в котором разработки руды велись еще в XVII веке.
Элементы «полосовой» деревянной дороги, проложенной по указу Петра I (в начале XVIII века), обнаружены при изысканиях трассы Петербург-Московской железной дороги в 1842 году. Продольные деревянные гладкие лежни покоились на поперечных брусьях (шпалах).
Автомобильные дороги особой конструкции сооружаются на трассах, прокладываемых в пустынях, таежных или болотистых местностях, в горах и в районах развития многолетнемерзлых пород. Различие географических условий определяет не только конструкции дорог, но и особенности работ, связанных с их сооружением и эксплуатацией. С учетом изложенного среди автомобильных дорог особого типа выделяют следующие: дороги на солончаках, такырах и песках; лежневые дороги; дороги на болотах; дороги в горах; дороги на многолетнемерзлых грунтах; снежно-ледяные дороги. Дороги на солончаках. Солончаки - обширные по площади, плоские пониженные участки земной поверхности, заливаемые в весенние месяцы паводковыми водами или характеризуемые высокими уровнями грунтовых вод. Верхний слой солончаков в дождливый период из-за переувлажнения разжижается, однако и в засушливое время года под образующейся на поверхности твердой корочкой он сохраняется переувлажненным. По степени влажности грунтов различают «сухие» и «мокрые» («соленые болота») солончаки. Мокрые солончаки иногда в течение всего года непроезжи не только для автомобилей, но и для тракторов на гусеничном ходу.
Основной элемент дорог, прокладываемых на солончаках, - насыпь высотой 0,8-1 м. Возводят ее из местных засоленных фунтов, вынимаемых из располагающихся параллельно трассе «резервов» - выемок глубиной 0,5-0,6 м и шириной до 6 м. Между подошвой насыпи и резервами оставляется берма шириной 1-1,5 м - горизонтальная площадка поверхности, разделяющая откос насыпи от откоса резерва. Верхний, наиболее засоленный слой грунта толщиной 0,1-0,2 м перед возведением насыпи срезается. Во избежание дальнейшего засоления верхней части земляного полотна (за счет капиллярного поднятия солевых растворов) в насыпи на глубине 0,5 м от верхней бровки устраивают своеобразный экран - гравийную прослойку толщиной не менее 0,1 м. Прочие параметры полотна выбираются как и для дорог обычного типа.
Особенности сооружения земляного полотна на дорожной трассе в пределах мокрых солончаков заключаются в том, что в качестве материала для насыпи используются незаселенные грунты, часто песок. В процессе отсыпки грунта насыпь постепенно погружается в увлажненные слои солончака.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА НА УСТРОЙСТВО ЛЕЖНЕВОЙ ДОРОГИ ТИП VII ТК I-V-7.2
1.Область применения.
1.1. Технологическая карта ТК I-V-7.2 служит руководством при устройстве лежневой дороги тип VII, а также пособием при разработке проектов производства работ для ВЛ и подстанции.
1.2. В карте рассматривается устройство лежневой дороги (рис. 1) под гусеничную нагрузку 20 т для болот с наибольшим удельным давлением опорной поверхности - Рравным 0,2 кг/см и колесную нагрузку 20 т при Р=0,4 кг/см.
Схема укладки настила дороги тип VII
1 - бревна настила 12-14 см; 2 - колесоотбой 18-20 см; 3 - лага 18-20 см; 4 - бульдозер Д-694А
1.3. При производстве работ используются бульдозер Д-694, трактор трелевочный ТДТ-75.
3. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА
3.1. После закрепления трассы дороги и прорубки просеки на месте устройства лежневой дороги производится срезка пней заподлицо.
3.2. Все элементы лежневки (колесоотбой, лаги, бревна настила) заготавливаются на месте прорубки просеки и подвозятся трелевочным трактором к месту устройства дороги.
3.3. Последовательно производится укладка продольных лаг - 6 м при перемещении лаг бульдозером. При укладке крайних продольных лаг через каждые 2,0 м их длины закладывается проволока 4-4,5 мм, 4,5 м для дальнейшего крепления колесоотбоев.
3.4. Методом наката по лагам при помощи бульдозера укладывается сплошной настил из бревен 4,5 м, чередуя верхний и нижний отрубы. Настил рихтуется и крепится ершами к лагам. Перед забивкой ершей просверливаются отверстия меньшего диаметра.
3.5. Затем укладываются колесоотбой. Подача к месту укладки производится бульдозером. Колесоотбой выравниваются и крепятся к лагам проволокой.
3.6. Продольные лаги и колесоотбой укладываются вразбежку
1 - бревна настила 12-14 см; 2 - колесоотбой 18-20 см; 3 - лага 18-20 см;
3.7. Разметка осей укладки элементов производится при помощи рулетки.
3.8. При укладке элементов лежневок рабочие пользуются баграми.
3.9. Ерши и поковки заготавливаются на заводе или в мастерских и завозятся к месту работы автотранспортом.
3.10. После укладки всей лежневки производятся отделочные работы - установка сигналов, путевых знаков и указателей направлений разъездов. Все знаки изготавливаются в мастерских.
3.11. Все работы по устройству лежневой дороги производятся звеном из 4 человек (без механизаторов).
Лежневые дороги устраивают при сооружении ВЛ на участках прохождения дорог по слабым увлажненным грунтам и болотам. Для устройства дорог применяется лесоматериал, полученный на месте вырубки, вне зависимости от сортности. Сооружение этих дорог осуществляется из предварительно заготовленных щитовлаг и колесопроводов. ОАО «Севзапэнергосетьпроект» разработана документация на устройство дорог восьми типов. Расход материалов и характеристика лежневых дорог приведены в табл.
Длина щитов для лежневых дорог - от 4 до 7 м и ширина 3 и 3,2 м. Длина колесопроводов, собираемых в щиты, 9,6 м - для дорог типа I-IV; 8,8 м - для дорог типа V и VII и 10 м - для дорог типа VIII, а ширина - соответственно 1; 2,1 и 0,8 м.
Лежневые дороги представляют собой поперечный настил из бревен диаметром от 14 до 20 см, уложенный на продольные бревна (лежни) длиной 6-8 метров и диаметром 18-20 см, которые находятся друг от друга на расстоянии 1-1,5 метра. По краям проезжей части помещают прижимные бревна, которые крепятся к лежням проволочной скруткой.
Сначала размечают ось дороги, затем заготавливают лес для настила. Есть небольшая разница в прокладке лежневой дороги в болотистой местности первого и второго типа в зависимости от мощности торфяных залежей и устойчивости грунта.
На болотах I типа, состоящих из торфов устойчивой консистенции с мощностью залежи торфа менее 1-1,5 м, сплошной поперечный настил из бревен укладывают прямо на поверхность болота. По краям проезжей части покрытия помещают скрепляющие прижимные бревна, между которыми насыпают слой торфа и грунтовую смесь.
На болотах первого типа с мощностью залежи торфа 1,5-2 м сплошной поперечный настил укладывают на продольные лежни диаметром 18-25 см.
На болотах первого типа с рыхлым водонасыщенным грунтом и на болотах второго типа дополнительно подстилают слой из хвороста или подкладывают поперечные деревянные лаги. На хворост или лаги укладывают продольные лежни и сплошной поперечный настил, затем отсыпают мохорастительный слой и грунт покрытия. Бревна надежно скрепляют между собой, чтобы конструкция выдерживала нагрузку транспорта.
Применение нетканого синтетического материала (НСМ) в качестве прослойки при сооружении земляного полотна постоянных и временных дорог на слабых грунтах привело к тому, что технологическая дорога, цена которой всегда была высокой, стала обходиться дешевле благодаря замене привозных грунтов местными, уменьшению расхода дренирующих материалов и т.д.
В зависимости от мощности залежи торфа на болотах первого и второго типа нетканый синтетический материал (типа Дорнит) укладывают в основание или тело насыпи, а также под насыпь поверх лежневого настила.
б). Применение пенопласта в дорожном строительства
1. ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ С ПОМОЩЬЮ ПЕНОПЛАСТА
1.1. Снижение толщины морозозащитного слоя
В районах с сезонным промерзанием грунтов их пучение под дорожной одеждой не должно превышать допустимых значений. Для обеспечения этого требования устраивают морозозащитные слои из кондиционных песков, песчано-гравийной смеси, гравия, укрепленных грунтов и из других непучинистых материалов. На участках с неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями толщина морозозащитного слоя может достигать 1 м и более. На таких участках трудно обеспечить необходимое количество кондиционных грунтов и материалов для устройства морозозащитных слоев. Во многих районах таких грунтов и материалов нет. Дальность перевозки кондиционных песков составляет десятки и сотни километров.
Устройство дорожной одежды равноценные по морозоустойчивости в условиях Москвы: 1 - покрытие и основания дорожной одежды; 2 - песок; 3 - пенопласт Styrofoam Устройство теплоизолирующего слоя из пенопласта позволяет резко уменьшить толщину или полностью исключить морозозащитный слой.
1. Представлены конструкции дорожной одежды с морозозащитным слоем из песка (тип А) и с теплоизолирующим слоем из пенопласта (тип В), которые удовлетворяют требованиям по прочности и морозоустойчивости в условиях Москвы.
1.2. Уменьшение высоты насыпи
В районах с сезонным промерзанием грунтов высота насыпи должна быть такой, чтобы не происходило переувлажнение грунтов рабочего слоя земляного полотна. Высота насыпи зависит от грунтов, которые входят в рабочий слой земляного полотна. Толщина рабочего слоя принимается равной 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия.
Теплоизолирующий слой из пенопласта позволяет уменьшить толщину рабочего слоя благодаря снижению глубины промерзания. В результате этого можно исключить из рабочего слоя неблагоприятные грунты, что позволяет снизить требования к минимальной высоте насыпи.
2. Представлены минимальные значения высот насыпи, которые нужно устраивать в Архангельской области на участках с грунтовыми водами на уровне поверхности земли. В случае устройства традиционной дорожной одежды высота насыпи из мелкого песка или супеси песчанистой должна быть не менее 2,0 м (тип А). В случае устройства конструкции с теплоизолирующим слоем, предотвращающим промерзание грунтов ниже поверхности земли, высота насыпи должна быть не менее 1,5 м (тип В).
Минимальные значения высот насыпи в Архангельской области при устройстве традиционной конструкции дорожной одежды (тип А) и конструкции с пенопластом, предотвращающим промерзание грунтов ниже поверхности земли (тип В): 1 - дорожная одежда; 2 - песок мелкий или супесь песчанистая; 3 - супеси и суглинки пылеватые; 4 - пенопласт Styrofoam
Минимальные значения высот насыпи на полуострове Ямал при устройстве традиционной конструкции земляного полотна (тип А) и конструкции с пенопластом, предотвращающим оттаивание грунтов ниже поверхности земли (тип В):
1 - дорожная одежда; 2 - песок мелкий; 3 - льдонасыщенный грунт; 4 - пенопласт Styrofoam
Применение пенопласта позволяет уменьшить высоту насыпи и сократить толщину морозозащитного слоя. На дороге Омск - Новосибирск применение пенопласта позволило уменьшить высоту насыпи на 0,9 м и сократить толщину морозозащитного слоя из песка на 0,3 м.
Основным принципом строительства автомобильных дорог в районах с вечномерзлыми грунтами является сохранение льдонасыщенных грунтов под подошвой насыпи в твердомерзлом состоянии в течение всего периода эксплуатации дороги. При оттаивании таких грунтов они теряют несущую способность и дают осадку, приводящую к разрушению дороги. Для того, чтобы не происходило оттаивание грунтов, устраивают высокую насыпь.
Высоту насыпи можно уменьшить в результате устройства теплоизолирующих слоев из пенопласта.
Также представлены минимальные значения высот насыпи, которые нужно устраивать на полуострове Ямал при сроке службы дороги 30 лет. В случае устройства традиционных конструкций земляного полотна из мелкого песка высота насыпи должна быть более 2,0 м (тип А). В случае устройства земляного полотна с теплоизолирующими слоями из пенопласта высота насыпи должна быть 1,5 м (тип В), исходя из условия снегонезаносимости дороги.
1.3. Уменьшение глубины выемки
При неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях в районах с сезонным промерзанием устраивают в выемках толстые морозозащитные слои (тип А). Ту же морозоустойчивость можно обеспечить устройством тонких теплоизолирующих слоев из пенопласта (тип В). В результате уменьшения толщины дорожной одежды снижается глубина выемки. Поэтому уменьшается объем земляных работ и облегчаются условия их проведения, особенно в период выпадения дождей.
3. Конструкции земляного полотна в выемках на дороге Омск - Новосибирск при устройстве традиционной дорожной одежды (тип А) и дорожной одежды с пенопластом (тип В):
1 - покрытие и основание дорожной одежды; 2 - песок средней крупности; 3 - пенопласт Styrofoam
Также представлены конструкции земляного полотна в выемках на дороге Омск - Новосибирск от проектного км 38+500 до км 76+515. Дорога запроектирована по нормативам I технической категории. В конструкциях типа А и В дорожная одежда удовлетворяет требованиям по прочности и морозоустойчивости.
3
3
3
3
Необходимое количество пенопласта составляет 840 м на 1 км дороги. Благодаря устройству теплоизолирующего слоя сокращается количество кондиционного песка (не пучинистого с коэффициентом фильтрации более 2 м/сут) на 11920 м на 1 км дороги и уменьшается объем земляных работ на 24400 м-35400 м в зависимости от глубины выемки на 1 км дороги.
1.4. Использование грунтов повышенной влажности
При возведении земляного полотна нужно уплотнять грунты рабочего слоя до требуемой плотности. При устройстве дорожной одежды с асфальтобетонным или цементобетонным покрытием плотность грунта должна быть не ниже соответственно 0,98 и 1,0 максимальной плотности по методу стандартного уплотнения по ГОСТ 22733-90. Такое уплотнение возможно только при влажности грунта близкой к оптимальной (Wопт). Обеспечить стройку грунтами с такой влажностью бывает сложно. Особенно это имеет место весной после таяния снега и осенью в период выпадения дождей. Применение теплоизолирующих слоев из пенопласта позволяет использовать грунты повышенной влажности для устройства рабочего слоя земляного полотна при выполнении трех условий. Во-первых, тип увлажнения рабочего слоя земляного полотна должен быть 1-м или 2-м, во-вторых, грунт надо уплотнять до плотности не ниже 0,95 от максимальной, в-третьих, толщина пенопласта должна быть такой, чтобы не происходило промерзание грунтов под дорожной одеждой. При таких условиях не происходит морозное пучение грунта, а происходит только его усадка в летний период. В результате этого грунт доуплотняется до максимальной плотности и даже более.
4. Допустимые значения влажности тяжелого пылеватого суглинка, при которых можно уплотнить грунт до нормативных величин при устройстве традиционной дорожной конструкции (тип А) и конструкции с пенопластом (тип В):
1 - покрытие и основание дорожной одежды; 2 - песок; 3 - тяжелый пылеватый суглинок; 4 - пенопласт Styrofoam; 5 - геотекстиль
Максимальные значения влажности тяжелого пылеватого суглинка, при которых можно применять этот грунт для устройства рабочего слоя земляного полотна в случае традиционного решения дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием (тип А) и в случае включения в конструкцию теплоизолирующего слоя из пенопласта (тип В).
1.5. Повышение долговечности и ровности покрытия
Во время эксплуатации дороги в районах с сезонным промерзанием происходит круглогодичный процесс изменения плотности и влажности пучинистых грунтов. Этот процесс состоит из четырех основных периодов: набухание осенью, пучение зимой, осадка грунта при оттаивании весной и усадка при высыхании летом. Круглогодичные изменения плотности и влажности повторяются в течение всего срока службы сооружения. При этом в результате осадки и усадки грунтов в весенне-летний период может происходить или не происходить восстановление их начальной плотности, достигнутой при строительстве дороги. В последнем случае имеет место разуплотнение грунтов при многократном пучении в течение целого ряда лет, пока их плотность в летний период не станет равной «бытовой плотности».
Указанные процессы поднятия и опускания дорожной одежды происходят неравномерно по площади проезжей части. Особенно это имеет место весной, когда под действием транспорта усиливается неравномерность осадки разуплотненного и водонасыщенного грунта. При этом, чем больше размер пучения грунта, тем более неравномерно происходит поднятие и опускание проезжей части. Такое ежегодное воздействие на дорожную одежду влияет на ее долговечность и ровность покрытия.
в). Пенопласт (пенополистирол) в дорожном строительстве
Пенополистирол изобретен в 50-х годах XX века немецкими учеными компании BASF, состоит он на 98% из воздуха и на 2% из полистирола. Пенополистирол вырабатывается из нефти в ходе поэтапного технологического процесса с очень экономным расходованием природного сырья. Фактически его структура представляет собой миллионы маленьких, заполненных воздухом ячеек. Отсюда, одно из основных качеств этого материала - крайне низкая его теплопроводность.
Пенополистирол отличается также чрезвычайно благоприятным экологическим балансом, поскольку как утильсырье его можно использовать в качестве термоизоляционной добавки к бетону, пустотелым блокам, строительным растворам и штукатурке, а также добавлять к почве с целью улучшения ее структуры.
Так как пенополистирол имеет сравнительно низкую стоимость, то применение его в качестве утеплителя позволяет экономить до 30% стоимости строительства и снизить затраты на дальнейшую эксплуатацию объекта.
Пенополистирол совместим со всеми применяемыми в строительстве твердыми материалами типа извести, гипса, битума, бетона. Позволяет произвести оштукатуривание любыми видами штукатурных составов. Обладая высокой биологической стойкостью, не поддается гниению, воздействию насекомых, микроорганизмов - грибков, бактерий, плесени. Пенополистирол не влияет на другие материалы, устойчив к старению и сохраняет свои свойства и размеры более 50 лет.
Пенопласт сохраняет стабильность структуры, свойств и геометрических размеров в интервале температур -60°С … +95°С, способен нести относительно высокую механическую нагрузку при минимальной плотности. Он абсолютно не вреден для здоровья. Вспененный полистирол содержит особые добавки - антипирены и является самозатухающим материалом.
Очень важно, что в производстве ППС не применяется фреон, который оказывает вредное влияние на окружающую среду.
Пенополистирол - экологически чистый материал, демонстрирующий высокую устойчивость при контакте с различными агрессивными средами: известью, солевыми растворами, цементом, щелочами, ангидридом, спиртами, силиконовыми маслами, водорастворимыми красками и клеями. К тому же он может в течение непродолжительного времени выдерживать температуру до +110°С - например, при покрытии слоем горячего битума. Все это позволяет назвать пенополистирол идеальным строительным материалом. К недостаткам же ППС, как, впрочем, и любого полимерного материала, можно отнести относительно высокую стоимость по сравнению со стандартными инертными материалами. Однако она с легкостью компенсируется высокой технологичностью самого материала. Основная функция ППС в дорожном строительстве - снижение нагрузки на основание в насыпях. При его использовании отпадает необходимость в проведении усиления несущей способности основания искусственных сооружений. При этом достигается ряд целей: корректируется геометрия дороги, соблюдаются нормативы по уклонам, высоте, снегозаносимости, а также выравнивается рельеф местности.
Таким образом, применение ППС позволяет уйти от дорогостоящих и трудозатратных работ, сократить сроки возведения строительства, например, подходов к мосту (с 6 месяцев до одного), увеличить долговечность дорог и снизить затраты на 20-40%. Впервые полистирол в России использовался при строительстве участка путепровода, пересекающего железную дорогу Санкт-Петербург - Москва.
- В нашей стране традиционно любят строить дороги в ненастную погоду, когда льют дожди или идет снег. И это, конечно же, влияет на качество строительства. Через год, глядишь, дорога уже «разухабилась», и по ней невозможно ни пройти, ни проехать. Меняет ли каким-то образом картину в лучшую сторону использование пенополистирола?
- Эффект, в большей степени относится к самому дорожному полотну, его покрытию. Полистирол же не требователен к погодным условиям и позволяет укладывать его в любую погоду без потери качества - разумеется, при условии соблюдения проектного решения. В России только 15% федеральных автомобильных дорог соответствуют действующим стандартам, остальные 85% нуждаются в реконструкции или ремонте. Изменить ситуацию обязана недавно принятая «Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года». К слову, в мире пенополистирол давно используется в районах со слабым грунтом, болотистостью и сейсмической неустойчивостью. Замена части существующей насыпи блоками из пенополистирола - надежное и эффективное решение для уменьшения уплотнений насыпей на сжимаемых грунтах, снижения нагрузки на основание насыпи при строительстве на слабых грунтах. Незаменим этот материал и при строительстве дорог в условиях вечной мерзлоты. Все эти факторы встречаются и в России, которой нужны; качественные и долговечные дороги.
- В нашей стране пенополистирол применяется крайне мало. Кто должен выступить катализатором процесса активизации применения этого материала в строительстве? Инициатива должна исходить как со стороны государственных органов как основного заказчика, так и со стороны проектировщиков, использующих в своих проектах все современные достижения науки. Заинтересованы в этой технологии и строители, всегда стремящиеся выполнить работы в минимальные сроки и сэкономить бюджетные средства. Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев неоднократно заявлял о том, что региональным властям следует наращивать долю отечественных строительных материалов. По его словам, в этой работе следует не только концентрироваться на привычных материалах, но и обращать внимание на современные, такие как полистирол.
МИНСТРОЙ России выдал государственное техническое свидетельство о пригодности для применения в строительстве «Блоков дорожных пенополистирольных» KNAUF Geofoam». Компания «КНАУФ Пенопласт» стала единственным в России производителем дорожного пенополистирола под маркой «КНАУФ Геофом» (KNAUF Geofoam) с государственным разрешением применения и реальным опытом применения технологии Geofoam (читается Геофом) на строительных объектах.
Geofoam - принятое во всем мире название блоков из пенополистирола повышенной прочности для применения в дорожном строительстве. Технология Geofoam применяется для решения ландшафтных задач всех степеней сложности в различных странах уже более 40 лет. Теперь доказавшая свою эффективность технология сможет активно развиваться и в России.
В соответствии с технической оценкой ФАУ «Федеральный центр нормирования стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве» «блоки дорожные пенополистирольные KNAUF Geofoam производства ООО «КНАУФ Пенопласт» могут применяться для использования в транспортном строительстве при возведении облегченных дорожных насыпей на участках слабых грунтов». В числе рекомендованных Федеральным центром вариантов использования: насыпи автомобильных и железных дорог, подходы к устоям мостовых сооружений, уширение насыпей, насыпи на участках возможного образования оползней, ремонт оползневых участков насыпей, подпорные стенки. Длительное наблюдение за объектами, созданными по технологии Geofoam, позволило европейским специалистам изучить его поведение в долгосрочном режиме и при активных нагрузках. И доказать, что технология Geofoam упрощает технологический процесс самого строительства, делая его дешевле и быстрее, оставляет в прошлом проблему ежегодной осадки грунта на 20-30 см и продлевает срок службы ландшафта. Еще одно важное преимущество материала - долговечность - так же была проверена. Блоки, успевшие пролежать в насыпи 30-35 лет, при динамическом воздействии и контакте с водой, расчетных характеристик не изменили.
Не смотря на доказанные качества материала, возможность использования его в сложных климатических условиях, вплоть до вечной мерзлоты, и экономию до 20% при строительстве, он практически не находил применения в России. При том, что потенциал использования пенополистирола в дорожном строительстве нашей страны огромен. Согласно «Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года», только 15 процентов федеральных автомобильных дорог (17,7 тысячи километров) соответствуют действующим стандартам, остальные 85 процентов (640 тысяч километров) нуждаются в реконструкции или ремонте.
Отметим, что еще в феврале 2014 года блоки KNAUF Geofoam прошли пожарные испытания Академией государственной противопожарной службы МЧС России. Легкие пенополистирольные блоки KNAUF Geofoam признаны безопасными при «использовании в соответствии с целевым назначением» (отнесены к группе горючести «Г3», то есть являются «нормальногорючими»).
Сейчас же компания «КНАУФ Пенопласт» стала единственным в России обладателем; технического свидетельства МИНСТРОЯ России, разрешающего применение пенополистирольных блоков в дорожном строительстве. Так как в России большой процент дорог строится в районах с неблагоприятным грунтом, а также в сложных климатических условиях, государственное разрешение на применение блоков KNAUF Geofoam - событие, которое может изменить «облик» дорожного строительства России в целом. Генеральный директор ООО «КНАУФ Пенопласт» Алексей Балыков: «Полученное техническое свидетельство, по сути, дает «зеленый свет» использованию технологии Geofoam на государственном уровне. Это значимое событие не только для нас, но и для сферы дорожного строительства России в целом, так как позволяет использовать проверенную временем, доказавшую свою эффективность, европейскую технологию. Geofoam можно смело назвать наиболее надежным инструментом для облегчения дорожного строительства. И, наконец, он нашел признание в России. Уверен, что скоро KNAUF Geofoam станет одним из самых используемых материалов, как при строительстве дорожных магистралей, так и для решения ландшафтных задач внутри городской черты».
Компания «КНАУФ Пенопласт» - российское подразделение международной компании KNAUF Industries, входящей в Группу KNAUF (европейский лидер по производству гипсовых плит и мировой лидер по производству и переработке пенополистирола). «КНАУФ Пенопласт» - это 2 современных завода, расположенных в Москве и Санкт-Петербурге, которые производят широкую гамму 100% экологичной продукции для самых разных областей применения. Наиболее известны строительные материалы, производимые компанией, как для частного домостроения, так и для гражданского и промышленного строительства. Так же продукция «КНАУФ Пенопласт» используется в российском автомобилестроении, пищевой и легкой промышленности, здравоохранении и фармацевтике.
г). МДП в дорожном строительстве
Современные технологии при устройстве лежневых дорог для обустройства нефтяных и газовых месторождений В.А. Шитарев, О.А. Коркишко Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень.
Аннотация: В данной статье рассматривается возможность применения альтернативных материалов при строительстве временных дорог для обустройства нефтяных и газовых месторождений. В ней рассмотрен ряд сложностей при устройстве традиционных лежневых дорог. Для упрощения устройства временных дорог предложено применение мобильных дорожных покрытий (МДП). Описаны качественные характеристики МДП, рассмотрены конструктивные решения дорожных покрытий с применением данного материала. Раскрыты основные преимущества дорожных покрытий с применением МДП над лежневыми дорогами. Также выполнено технико-экономическое обоснование преимущества применения МДП вместо лежневого настила. В результате сделан вывод о том, что применение мобильного дорожного покрытия для устройства временных дорог при обустройстве нефтяных и газовых месторождений является выгодной и эффективной альтернативой лежневым дорогам.
Ключевые слова: лежневые дороги, мобильные дорожные покрытия (МДП), болота I и II типов, технологические потоки, технико-экономическое обоснование, точка окупаемости
Нефтегазовый комплекс является основной движущей силой устойчивого и быстрого развития экономики Российской Федерации. Однако, очень часто нефтяные и газовые месторождения располагаются в сложных геологических условиях. Для обеспечения доступа к данным месторождениям выполняются временные дороги. Одним из видов временных дорог являются лежневые дороги. Лежневые дороги - временная дорога, выполненная издеревянных продольных брусьев (лежней), выступающих или врытых. вровень с грунтом. Качественное составление проектно-сметной документации напрямую влияет на эксплуатационную надежность проекта, на его инвестиционную привлекательность и эффективность освоения вкладываемых ресурсов.
Проезжая часть лежневой дороги (лежневки) построена из бревен в виде полос, уложенных по ширине хода автомобиля или трактора и скрепленных поперечинами. Срок службы лежневых дорог составляет от 4 до 20 лет. Инженерный вестник Дона, №4 (2016) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3892 © Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007-2016
Лежневые дороги выполняются с основанием из бревен и с основанием из хворостяной выстилки, предоставленной на рис. 1. и рис. 2.
В соответствии с проектом производства работ, монтаж лежневых дорог производится в следующей последовательности:
- укладка и уплотнение хворостяной выстилки;
- укладка и скрепление продольных лаг;
- укладка и скрепление поперечного настила;
- укладка и скрепление колесо отбойных брусьев;
- укладка слоя минерального дренирующего слоя.
Перед производством работ по устройству лежневых дорог выполняются подготовительные работы грунтового основания, включающие в себя восстановление и закрепление оси дороги на местности в плане и профиле; разбивка и закрепление полосы отвода и карьеров; удаление мелколесья, кустарника, пней и крупных камней; разбивка земляного полотна; устройство водоотводных сооружений, необходимых для осушения строительной полосы.
В настоящее время для упрощения и ускорения устройства временных дорог, лежневой настил заменяется на мобильные дорожные покрытия (в дальнейшем МДП). На рис. 3 представлена конструкция МДП с габаритными размерами.
МДП - это плиты, изготовленные из полимерных композиционных материалов (стекловолокна), соединенные в дорожное полотно специальными замковыми соединениями и предназначенные для многократного использования. МДП позволяют быстро возвести временные дороги и строительные площадки на участках со сложными геологическими условиями.
Данная конструкция дорог применяется для обеспечения возможности проездов на объекты в условиях бездорожья, в том числе на болотах 1 и 2 типов эксплуатация в качестве постоянного покрытия на дорогах и проездах с низкой интенсивностью движения; устройство технологических проездов и площадок при строительно-монтажных работах на трубопроводах; строительства переездов через различные коммуникации. Повышение скорости движения технологических потоков зависит от темпа монтажно-транспортных работ. Для выявления преимуществ использования в качестве дорожного настила МДП над лежневой дорогой выполнена сравнительная таблица по основным показателям, приведенным на сайте производителя (таблица №1).
Как видно из таблицы 1, покрытие из МДП имеет преимущества скорости монтажа в 4 раза, в давлений на грунт и массе покрытия в 1,5 раза.
Высокая скорость возведения данного вида временной дороги достигается совокупностью факторов собственного веса и простоты. Так как собственный вес конструкции МДП составляет 627 килограмм, для монтажа требуется подъемный механизм грузоподъемностью одна тонна и два монтажника для строповки, растроповки плит МДП и скрепления МДП в единое полотно.
Таким образом, монтаж временных дорог с применением МДП сводится к двум последовательным работам: укладка плит МДП на поверхность; -закрепление плит МДП в единое дорожное полотно.
Также основными преимуществами МДП являются морозо- и жаростойкость покрытия, что обеспечивает возможность применения в любых климатических условиях. Кроме того, использование дорожного покрытия с применением МДП в качестве замены лежневого настила способствует сохранению природных ресурсов
Рис 4 - Конструкция лежневого покрытия из МДП
3). Материал для изготовления бруса и стяжек для лежневого дорожного полотна.
а). СВМПЭ (UPE) проявляет уникальные механические свойства, обладает высокой износостойкостью, стойкостью к удару и истиранию и абразивному износу, превосходя по данным качествам другие полимеры и многие сорта стали. СВМПЭ имеет хорошие антифрикционные свойства, сравнимые с фторопластами и полиамидами.
СВМПЭ морозостойкий материал, например, сохраняет высокую ударостойкость при температуре -100°С и сохраняет высокое значение "ударной вязкости вплоть вплоть до -180°С. Благодаря строению молекул СВМПЭ является термопластичным веществом с относительно невысокой температурой плавления (144°С-152°С), поэтому изделия из СВМПЭ не рекомендуется эксплуатировать при температурах превышающих 80°С-100°С (кратковременно до 130°С).
СВМПЭ обладает отличной стойкостью к действию щелочей любой концентрации и водных растворов нейтральных, кислых и основных солей.
В России работает ряд опытно-промышленных производств, например «Полинит» ("Казаньоргсинтез"), ФГУП «ВНИИСВ» (Тверь). Холдинг Сибур сообщал о планах развития промышленного синтеза СВМПЭ на базе "СИБУР-Томскнефтехим.
б). Пенопласт
За слоевом пенопласт сегодня «скрывается» большая группа полимерных материалов, сходных по способу производства и основным свойствам. В пользу данного материала говорит ряд его свойств, а именно теплоизоляция. Это свойство пенопласта как утеплителя обусловлено «воздухонаполненной» средой материала, так как воздух уже хороший теплоизолятор, а. «заключенный» в пористых ячейках, не способен к конвективному теплообмену. Результат - низкая теплопроводность материала, что определяет их высокие теплоизоляционные качества.
Жизнестойкость материала в биологически активных средах, невосприимчивость к гниению, действию грибков, бактерий. Но!.. Пенопласт может прийтись по вкусу грызунам, на что есть вещества, которые будут отпугивать их от поедания пенопласта.
Большой срок эксплуатации в критически-переменчивых условиях до 20 лет, в нормальных климатических средах - более 50 лет сохранения своих свойств пенопласта как утеплителя.
Пожароустойчивость полистирола обеспечивается добавлением в состав его сырья специальных ингредиентов - антипиренов, которые препятствуют активному горению материала.
Пенопласт способен сохранять свою форму и размеры в диапазоне температур от -60°С до +95°С, и, несмотря да свою малую плотность, выдерживать довольно большие механические нагрузки.
«Вредность» пенопласта:
Окружая себя в современной жизни синтетическими материалами, мы не всегда задумываемся, а не опасен ли этот привычный предмет для нашего здоровья?
Относительно качественного пенопласта в обычных условиях его применения можно быть спокойными, так как он не выделяет вредных для человека веществ в опасных концентрациях.
Пенопласт также благоприятно влияет на экологический баланс в теме строительства, так как он способен к вторичной переработке в качестве термоизоляционного наполнителя бетонных смесей, блоков с внутренними пустотами. Также он может быть использован для улучшения структуры почвы.
Применение пенопластовой крошки для рыхлости почвы.
Пример маркировки пенопластов отечественных производителей:
3
3
ПС-4 или ПС-1 - это плиточный пенопласт с замкнутоячеистой структурой, изготовленный по прессовой технологии. Плотность от 40 кг/м до 600 кг/м;
ПСБ-С - беспрессовый пенопласт с самозатухающей способностью.
Вреден ли пенопласт как утеплитель? Относительно токсичности пенополистирольных материалов нет однозначного мнения. Полистирол, в принципе, не токсичен. Опасность может представлять остаточный стирол, который в определенных условиях может выделяться с пенопласта и негативно влиять на самочувствие людей, контактирующих с ним.
Высокая горючесть данных материалов также говорит не в пользу экологической безопасности оных. Но введение в состав сырья специальных добавок позволило получить самозатухающий пенопластовый утеплитель
Экструдированный пенополистирол характеризуется более высокими показателями прочности, теплоизоляции, экологической безопасности. Но он имеет более высокую цену.
ООО "РосПенопласт" -
производит качественный листовой пенопласт.
в). Пластиковые стяжки являются одними из наиболее удобных, быстрых и недорогих способов крепления во время выполнения монтажных работ. Применение пластмассовых хомутов нашло большую популярность из-за возрастания требований к качеству установки кабельных линий.
Такие крепежные элементы сегодня называются по-разному: пластмассовые стяжки, хомуты для кабелей, пластиковые связки. Первые образцы крепежа для кабелей были изобретены в 1958 году американским инженером Логаном. Идея возникла во время работ по протяжке проводов на подводных лодках и в самолетах.
Сегодня пластиковые хомутики в виде гибких нейлоновых полосок, материал которых превышает прочность некоторых видов металлов, нашли широкое распространение в электротехнике по всему миру. Стяжки из нейлона используют для различного назначения. Разновидности и особенности конструкции:
Кабельные стяжки бывают разными по длине и ширине. По этим параметрам отличается и наибольшая нагрузка, которую могут выдержать пластиковые связки. Стяжки можно соединять друг с другом, и получать более длинную конструкцию для крепления большого жгута проводов. Наиболее широкие хомуты могут выдерживать больше нагрузки.
Одноразовые и многоразовые
Существуют хомуты для кабелей, которые можно использовать только один раз. Чтобы их снять, придется выполнять разрезание, и последующую их замену на новые стяжки. Многоразовые пластиковые хомуты можно открывать и использовать несколько раз, без их повреждения.
Одноразовые стяжки дают возможность быстро и надежно скомплектовать или зафиксировать их на какой-либо конструкции.
На конце хомута находится замок, на другом конце на внутренней его стороне имеются выступы, которые обеспечивают прочную затяжку хомута в замке. Снять такую кабельную стяжку уже без ее разрезания не получится, однако такие изделия стоят недорого. Поэтому применение одноразовых кабельных креплений оправдывает себя с экономической точки зрения.
По конструктивному исполнению и назначению кабельные стяжки также делятся на виды:
Термостойкие. Изготавливаются из специального вида нейлона, устойчивого к повышенной температуре в течение длительного времени (до 120 градусов). Обычно такие модели применяют для наружных работ.
Усиленные. Принцип работы такого крепления аналогичен обычной стяжке, но по устройству есть отличия: фиксатор сделан из нержавеющей стали, а на ленте нет зубцов Наружные и внутренние кабельные стяжки
В зависимости от условий использования, кабельные хомуты классифицируются на наружные (для улицы), и внутренние (внутри помещений).
Уличные хомуты находятся в худших условиях, по сравнению с внутренними стяжками. Поэтому для изготовления уличных хомутов применяют различные компоненты, повышающие их устойчивость к пагубному действию внешней среды: ультрафиолетовым лучам, влажности, перепадам температуры.
Наибольшее действие на хомуты оказывает ультрафиолетовое излучение. Поэтому в материал наружных стяжек добавляют специальный стабилизатор в виде угольного порошка, окрашивающего их в черный цвет. Но не все черные стяжки можно относить к всепогодным моделям, так-как внутренние стяжки изготавливают абсолютно любого цвета. Наружные же хомуты производятся только черными.
4). Конструкция бруса заключенного в материал из СВМПЭ и лежневого полотна.
Фигура 1. Брус из пенопласта заключенный в материал из СВМПЭ в разрезе.
1. Брус из пенопласта
2. Покрытие бруса из СВМПЭ
3. Технологические отверстие для стяжки бруса.
Фигура 2. Продольные используемые как лаги и колесоотбой брусья из пенопласта заключенного в материал из СВМПЭ с дополнительными отверстиями по всей длине которые необходимы для стяжки брусьев.
Фигура 3. Поперечные служащие как пол брусья из пенопласта заключенного в материал из СВМПЭ с дополнительными отверстиями по краям необходимые для стяжки верхних продольных брусьев колесоотбоев для того чтоб они не сползали при отсыпке грунта и при эксплуатации дороги.
Фигура 4. Вид собранного щита лижневого полотна из бруса пенопласта заключенного в материал из СВМПЭ с применением пластиковых стяжек.
Для соединения используются пластиковые стяжки, которые необходимо специально изготовить для конструкции щитов и сборки лижневого полотна, которые будут выполнять все необходимые требования при монтаже.
5).Технология и устройство лежневого полотна с использованием бруса из пенопласта заключенного в материал из СВМПЭ скрепленного пластиковыми стяжками в щиты.
Конструкция лежневого покрытия содержит продольные лаги и колесоотбой а также поперечные служащие настилом брусья из пенопласта, заключенные в материал из СВМПЭ путем напыления и скрепленные пластиковыми стяжками.
Толщина и длина бруса, а также толщина конструкции может быть разной в зависимости от проекта и поверхности почвы, на которую он будет укладывается.
Лежневой материал имеет хорошую плавучесть, значительную прочность, приспособлен к любым климатическим условиям, укладывается на любые поверхности в плоть до небольших водных переходов, имеет ровную поверхность, не требуя дополнительной подготовки на ровной поверхности.
Теплоизолирующий слой из пенопласта должен быть шире проезжей части на 1,0-2,0 м для устойчивости тяжелой техники на проезжей части на зыбкой почве, и для изоляции. грунтов под дорожной одеждой от действия холода со стороны обочин, для недопущения промерзания грунтов под дорожной одеждой.
Теплопроводность при 10°С, Вт/(м×К) пучение грунта в местах сопряжения со «здоровым» участком дороги должно быть равно значению пучения на этом «здоровом» участке.
Устранить морозное пучение - это значит увеличить долговечность и ровность покрытия.
Из бруса покрытого материалом из СВМПЭ можно связать любую конструкцию, добавляя или убавляя брус как по ширине, так и по толщине.
Брус необходимо выполнять разных размеров для удобства при строительстве, по длине 2400 мм., 6000 мм., 9000 мм. и 11500 мм, по ширине и толщине 400 мм × 400 мм, что им предаст форму, а также плавучесть которая сможет выдержать на болотах или водных переходах тяжелую технику. При необходимости можно добавить дополнительный слой бруса;
Для ускорения процесса сборки необходимо изготовить щиты заготовки. Для удобства транспортировки щиты связываються по шесть брусьев, т.е. 2400 мм, такой ширины щиты легко поместятся в кузове автомобиля не нарушая габаритов при перевозке.
Для более легкой техники брус можно использовать тоньше. Дороги, которые необходимо построить в короткие сроки, будут собираться и разбираться из готовых заготовок щитов связанных между собой дополнительными лагами которые заполнят пустоты между связанными лагами щитов. На временных дорогах между брусьев будет уходить вода от осадков.
При аварии или краткосрочных работах для ускорения процесса поверх лежневания необходимо уложить плиты из пластика, железобетонные плиты или плиты на резиновой основе.
Монтаж дорожного полотна может производить небольшая бригад в состав которой будет входить ответственный руководитель, два стропальщика, два подсобных рабочих, водитель манипулятора, а также водители автомобилей которые будут доставлять материал. Демонтаж будет проводиться в обратной последовательности.
Строительство такого лежневого полотна сократит затраты и уйму времени, а природа нам будет просто благодарна за то что мы ей не причинили значительного вреда и за короткое время может восстановиться.
6). Преимущество бруса из пенопласта заключенный в материал из СВМПЭ как лежневого полотна при строительстве дорог.
Брус из пенопласта заключенный в материал из СВМПЭ, как лежневой материал, является новизной и имеет ряд преимуществ: он гораздо легче древесины, имеет хорошую плавучесть, укладывается на любые поверхности в плоть до небольших водных переходов, имеет ровную поверхность, не впитывает влагу, не подвержен гниению и образованию различных грибков, имеет значительную прочность, легко отмывается от грязи, не примерзает, удерживает тепло, легко монтируется и демонтируется, имеет определенную форму, относительно небольшая стоимость изготовления, в заводских условиях из отечественных материалов. При использовании такого материала снижается толщина морозозащитной насыпи, высота насыпи уменьшается, глубина выемки грунта уменьшается или вовсе отсутствует, исключается возможность поступления воды с низу при оттаивании грунта, используется грунт повышенной влажности, за счет уменьшения морозного пучения верхнего слоя земляного полотна повышается долговечность конструкции, использование материала в особо неблагоприятных условиях на болотистой местности, солончаках, вечной мерзлоте в районах крайнего севера и т.д., не изменяется технология при строительстве, снижается деформация пучения при промерзании дорожной одежды, за счет уменьшения морозного, пучения верхнего слоя земляного полотна повышается долговечность конструкции, сохраняется естественная температура грунта, что важно не изменяется течение болот, подземное течение остается в своем русле.
Пластиковые хомуты или стяжки применяемые, как крепежный материал вместо металлической проволоки имеет преимущество при сборке, легко монтируются и демонтируются. Изготовление в кротчайшие сроки лежневой дороги из легких, плавучих, легко монтируемых и демонтируемых дорог из бруса изготовленного из пенопласта заключенного в материал из СВМПЭ, поверх которой укладывается плиты. Такой лежневой материал можно использовать не однократно, что даст значительную экономию при строительстве временных дорог, площадок.
Столкнувшись на практике со всеми технологиями предложенными ранее не хватает именно такой, которая не требует больших вложений, в случаях когда необходимо выложить лежневое полотно под плиты которые легко и быстро монтируются типа МДП или НЦК-100С на отдельных участках в летний период, а также в межсезонье на болотах, солончаках и т.д.
К примеру при аварийном ремонте газопровода, нефтепровода, ЛЭП, лежневой материал из брусьев пенопласта заключенного в материал из СВМПЭ, окажет неоценимую помощь в создании подъездов к месту проведения работ, а также для устройства площадок необходимых при ремонте.
На поверхность лежневки укладывается дорожная одежда, но и этого делать не обязательно, достаточно уложить поверх плиты из различных материалов (железобетонных типа ПАГ-20, пластиковых МДП или на резиновой основе НЦК-110°С) в зависимости от продолжительности службы объекта.
К тому же по отношению к дорогам где используется пенопласт открытого типа, который используемый скорее однократно, а при ремонте и реконструкции частично разрушается, лежневание из бруса заключенного в материал из СВМПЭ будет иметь преимущество.