Технические науки

УДК 624.1

Мандаров Дьулустаан Васильевич

студент

Федерального государственного автономного

образовательного учреждения высшего образования

«Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»

Mandarov Julustan

Student of the

Federal State Autonomous Educational Institution

of Higher Professional Education

«North-Eastern Federal University named after M. K. Ammosov»

ВЛИЯНИЕ СУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ДОРОЖНОЕ ПОКРЫТИЕ В УСЛОВИЯХ ЯКУТИИ

THE IMPACT OF HARSH CLIMATIC CONDITIONS ON THE ROAD SURFACE IN YAKUTIA

Аннотация. В данной работе рассматриваются инновационные технологии в дорожном строительстве в условиях вечной мерзлоты, приводятся новые пути решения такой проблемы, как оттаивание земляного полотна, менеезатратными способами.

Ключевые слова: вечная мерзлота, оттаивание земляного полотна, биомат.

Summary. In this paper, innovative technologies in road construction in permafrost conditions are considered, new ways of solving such problems as thawing of earthen cloth, in less cost ways are given

Key words: permafrost, thawing of earthen cloth, biomass.

Актуальность темы. На современном этапе развития невозможно добиться повышения уровня благосостояния и качества жизни населения без опережающего совершенствования сети автомобильных дорог, что является важнейшей составляющей развития экономики любого государства.      Особенности климатических условий в Республике Саха (Якутия) создают определённые проблемы для укладки дорожного полотна, но благодаря современным технологиям, большую часть проблем удаётся решить.

Стоить отметить, что около 70% дорог в Якутии – автозимники. Большинство населенных пунктов отрезаны от внешнего мира.

Цели и задачи.

1. Исследование влияния климатических условий на общее состояние дорог и дорожного покрытия.
2. Рассмотрение инновационных технологий в дорожном строительстве в Якутии.

Объект исследования. Сеть местных автомобильных дорог в Республике Саха (Якутия)

Рабочая гипотеза базируется на применении инновационных технологий, которые способствуют развитию инфраструктуры с учетом климатических особенностей региона.

В Якутии общая протяженность дорожной сети составляет около 36 тыс. км, из которых порядка 11,2 тыс. км — дороги с твердым покрытием. Все остальное — автозимники. Впрочем, числящиеся «твердыми» дороги зачастую представляют собой грунтовки, которые в весеннюю и летнюю распутицу становятся трудно проходимы. К этому надо прибавить большое количество водных преград, через которые далеко не везде имеется мостовой переход. Пока не встал лед, регулярно ходят паромы. Весной и осенью случается дорожное межсезонье.

Автомобильная дорога «Лена» Невер – Якутск, протяженностью 1157 км, имеет общее направление с юга на север, проходит по территории Амурской области (0–268 км) и Республики Саха (Якутия) (268–1157 км). Трасса берет свое начало (уходит на север) от автомобильной дороги «Амур» Чита – Хабаровск в районе п. Б. Невер, проходя через Тынду, Алдан, Томмот, выходит к г. Якутску на противоположном от него берегу реки Лены. Далее (от Якутска) трасса переходит в магистраль «Колыма» Якутск – Магадан.

Дорога проходит в сложных условиях сильно пересеченной и горной местности, расположенной в пределах Алданского нагорья и Приленского плато, Центрально-Якутской эрозийно-денудационной низменной равнины, в основном в условиях вечной мерзлоты. Климат суровый – зима продолжительностью 6–8 месяцев с низкими температурами (-40 °С), а также непродолжительное, но жаркое лето, бурная весна. Вдоль трассы можно отметить различные типы местности – это и мохово-лишайниковая тундра, и равнинная степь, и горно-лесистые участки. По дороге встречается множество мелких озер и рек.

В Якутии очень тяжелые климатические условия. Работа на вечной мерзлоте требует особых технологических приемов. Причем оттаивание дорожного полотна – не единственная проблема дорожного строительства в Якутии. Местность под Якутском низменная, что серьезно усложняет задачи водоотвода. Но основная забота – это, конечно, вечная мерзлота, влияющая на все процессы в дорожном строительстве. Изучением проблемы занимаются ученые Якутского федерального университета, уже длительное время изучают поведение вечномерзлых грунтов. Привлечение серьезной науки будет нашим главным козырем. Существующая дорога очень извилиста, хотя проходит по равнинной местности с небольшими превышениями, на отдельных участках встречается застой воды.

В конструкциях земляного полотна используется пенопропилен. Это уже апробированный метод. Но вопрос заключается в том, на какой именно глубине следует его укладывать в условиях вечномерзлых грунтов. На нескольких участках устанавливаются датчики, дающие возможность следить за поведением грунта. Анализируя их показания, имеем возможность определять оптимальную глубину.

Другая интересная идея, не используемая пока на Севере – биоматы. Это специальная ткань, содержащая семена травы, прорастающие при первом же попадании влаги. Растительность надежно укрепляет откосы. Это создает и некоторый элемент декора, но, главное, растительный покров – самая лучшая защита для грунта от тепла и оттаивания земляного полотна. Существенно и то, что эти серьезные задачи решаются средствами малой материалоемкости.

Традиционные решения – щебень, георешетки – весьма материалоемкие. Если говорить о новизне, то использование биоматов в условиях Севера для нас имеет момент новизны.

Есть два важных момента и в организации водоотведения. Для недопущения оттаивания водные потоки можно отводить только по рельефу, снимать верхний слой растительности нельзя. Но есть участки повышеного риска, на которых планируется применять специальное сезоннодействующее охлаждающее устройство (СОУ), представляющее собой герметичную неразъемную сварную конструкцию с глубиной подземной части до 13 м, заправленную хладагентом – углекислотой или аммиаком – для охлаждения земляного полотна. Эту технологию использовали наши тюменские партнеры. Но применялась она несколько в других целях – для охлаждения нефтехранилищ, устройства железнодорожных полотен. Использование системы для дорожного строительства – это, можно сказать, ноу–хау. Но есть уверенность, что применяемая нами СОУ–установка будет полезна.

Холод изменяет свойства дорожных материалов. У обычного битума температура хрупкости –160 С. Зимой на якутских дорогах такой битум превратится в стекло. То есть, необходимы дополнительные меры по снижению температуры хрупкости и увеличению вязкости асфальтобетонных смесей. Использование полимерно–битумных вяжущих смесей (ПБВ), способны понизить температуру хрупкости битума до –30о С. Это уже вполне приемлемая цифра.

Существует мнение, что за последние несколько десятков лет в технологии дорожного строительства не появилось ничего принципиально нового. С этим сложно согласиться, технологическое развитие идет непрерывно, и дорожное строительство – не исключение. Если говорить о новых технологиях на примере компании, то именно сейчас «Дорисс» начинает использование очень серьезного технологического нововведения в области контроля формирования земляного полотна. Это так называемая 3D–система. Ядро системы – компьютерная программа, использующая спутниковую информацию для контроля проектных отметок. В этой технологии практически полностью исключается человеческий фактор и резко увеличивается производительность техники. Если обычным грейдером щебеночное основание проходится десять раз, то сейчас, при использовании системы 3D, процедура сокращается до пяти проходов. То есть имеем двукратное повышение производительности труда.

Особые геологические и климатические условия строительства и реконструкции участков федеральной автомобильной дороги «Лена», а также сжатые сроки строительного сезона предопределяют использование современных инновационных материалов:

• сборных металлогофрированных конструкций водопропускных труб (диаметром от 1,5 до 3 м) и арочных мостов (производства России и Канады);
• геотекстильных и геосинтетических материалов при устройстве металлических гофрированных труб и возведении земляного полотна;
• интегральных решеток для укрепления откосов выемок и объемных георешеток для укрепления кюветов;
• теплоизолирующих прослоек из вспененного полистирола;
• лотков металлических гофрированных труб из полимерных составов, габионов и матрацев «Рено».

При значительных объемах мостовых работ находят применение деформационные швы особого северного исполнения (до -60о С), а также современные ремонтные смеси, полиуретановые краски и грунтовки.

Впервые на автомобильной дороге «Лена» устраиваются асфальтобетонные покрытия с использованием полимербитумных вяжущих адгезионных присадок на современных асфальтосмесительных установках высокой производительности (до 160 т/ч) производства России, Германии, Швейцарии.

Вывод. Холодный якутский климат вносит свои коррективы во многие строительные процессы. Низкие температуры влияют практически на все. Например, здесь предельно короткий строительный период, только с мая до середины сентября. А асфальтобетонное покрытие можно класть только с июня по сентябрь. Такой короткий временной период накладывает жесткие требования и на график работ, и на организацию производства в целом. Поэтому постоянный поиск новых технологий в укладке дорог, исследование этой проблемы в условиях нашего региона просто необходимы.

Литература

1. http://old.sakha.gov.ru/en/node/200871
2. http://promcompozit.ru/catalog/biomaty
3. http://docs.cntd.ru/document/1200121335