Бетон.ру

В 2004 году в России было введено в действие 700 км новых дорог, в 2006−м - 395, в 2007−м планировали 500 км. Большой вопрос, был ли реально выполнен этот план. Имеющихся средств едва хватает на реконструкцию и ремонт уже существующих трасс. Достаточно сказать, что во главу угла второго этапа реализации программы «Модернизация транспортной системы России», рассчитанной на 2002-2010гг., поставлено ускорение развития транспортной системы. Под ускорением понимается увеличение протяженности автодорог общего пользования за восемь лет на 12,5 тыс. км (до 611,1 тыс. км) и дорог высших (I и II) категорий на 2,9 тыс. км (до 36 тыс. км). Для сравнения: в Китае за 2002-2007 годы построено 28 тыс. км только национальной сети высокоскоростных дорог, т.е. дорог высшей категории (общая протяженность таких дорог составляет 53,6 тыс. км - вторая в мире по длине после США). За прошлый год в Китае введено около 47 тыс. км дорог всех категорий. «Мы исходим из позиции, что строить в России нужно столько, сколько нужно, а не столько, сколько выделяется на это денег. Деньги в стране есть, не хватает воли. По нашим расчетам, мы должны строить по 20–25 тыс., но лучше 30 тыс. км дорог в год. Через 20 лет нам нужно иметь в России 1,5 млн км дорог с твердым покрытием. Но при нынешних темпах на достижение этой цели уйдет не менее 135-150 лет», - заявил  ученый секретарь МАДИ профессор кафедры строительства и эксплуатации дорог Михаил Немчинов.

Технологический тупик

После распада СССР глубинные прежде регионы России стали приграничными. В европейской части страны исторически сформировалась радиальная сеть автодорог. Дороги, идущие параллельно нынешним границам (рокады), за малым исключением, отсутствуют. Сеть российских дорог такова, что перемещать грузы и пассажиров с востока на запад (и обратно) вдоль параллелей нельзя. С севера на юг, на Кавказ, идет всего одна автодорога федерального значения, техническое состояние которой разное на разных участках. Автодорога «Дон» на реконструкции, дорога «Каспий» узка и доходит только до Астрахани. Ее продолжение в Дагестан не соответствует современным техническим требованиям. Отсутствуют автодороги вдоль берегов Волги. Крайне уязвим московский узел - если нарушить его функционирование, прерывается связь севера с югом и запада с востоком европейской части страны. В Сибири и на Дальнем Востоке ситуация еще хуже. Лишь недавно началось строительство автодороги, соединяющей Дальний Восток с остальной частью страны. Обходы многих крупных городов отсутствуют.

Все программы строительства дорог в России (а это президентская программа «Дороги в России (1995-2000гг.»), федеральная целевая программа «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)», Транспортная стратегия РФ на период до 2020 года) были составлены под имеющиеся деньги. В федеральной целевой программе названы следующие объекты строительства: десять обходов вокруг городов, несколько участков дорог в Калининградской области общей длиной 398 км и несколько автодорог на Дальнем Востоке - «Амур» (1341 км), «Восток» (204 км), Лидога-Ванино (306 км) и Билибино-Комсомольский (235 км). Все остальные работы - реконструкция существующих дорог.

Говорит Михаил Немчинов: «В программе модернизации нет никакой разбивки по годам, объемам и инвестициям в реконструкцию. В подпрограмме вообще нет вопросов технической политики. Поскольку не раскрыта роль дорожного строительства в формировании экономического потенциала страны, нечем обосновывать и инвестиции. Задержка с финансированием подчас доходит до полугода - сплошь и рядом ситуация, когда сезон строительства уже в разгаре, а финансирования еще нет. Предприятия несут большие убытки в процедурах резервирования земель. Нормативная база безнадежно устарела: главный нормативный документ - СНиП - датируется 1985 годом. Новые СНиПы ни с кем и нигде не обсуждаются. Нормы проектирования базируются на исследованиях 70−х годов, исходя из уровня автомобилизации 60 авто на тысячу жителей, что в три раза ниже сегодняшнего уровня. Нет единых правил и по ценообразованию: бывший Госстрой России перед своей ликвидацией отменил рекомендации по определению стоимости дорожных работ. Новых не появилось».

Вся стратегия строительства заключается в том, чтобы удержать дорожную сеть от коллапса. Ни в одном документе планирования строительства дорог не говорится о внедрении каких-либо новых технических решений. Ставку автоматически предлагается делать на асфальтобетон - крайне несовершенную технологию, особенно в климатических условиях России. Асфальт является нежестким покрытием с низкой морозостойкостью, плохо реагирует на жару, страдает ярко выраженной колейностью, работает всего от двух до пяти лет, особенно в условиях нарастания максимальных нагрузок на заднюю ось грузовиков и фур (фактически они уже доходят до 12 т) и взрывного роста числа автомобилей в стране. При таких нагрузках дороги из асфальтобетона просаживаются, выходя из строя намного раньше любых гарантийных сроков. Число недоремонтов нарастает. Цена на битум растет вместе с ценой на нефть, на рынке начинает ощущаться его острая нехватка. В бюджетах на строительство уже фигурируют астрономические цифры.

Так, строительство одного километра шоссейной дороги первой категории уровня Киевского шоссе обходится сегодня, по данным Трансстроя, в среднем в 1 млрд рублей (свыше 40 млн долларов!). Дорога третьей категории обходится в 200 млн рублей (для сравнения: на 2007 год Росавтодору было выделено 150 млрд рублей). И это притом, что самый хороший асфальт при нынешних нагрузках на дороги не требует ремонта в лучшем случае в течение пяти лет. Климат, культура управления, коррупция, устаревшие технологии, нарушение технических нормативов и отсутствие технических стандартов - все это держит систему в подвешенном состоянии, не давая ей развиваться. При этом немалые бюджетные вливания не дают ей серьезно деградировать. Минтрансу ничего не остается, как наращивать сеть дорог общего пользования чисто бюрократическими уловками. Например, в 2006 году была изменена классификация автодорог по виду собственника, в результате чего на 1 января 2007 года кроме федерального и территориального подчинения насчитали 544 тыс. км дорог, ранее не включаемых в состав дорог общего пользования, - ведомственных и частных. Отличный потенциал для творческого подхода к ежегодной статистике.

Расходы на автотранспорт в России стали одними из самых высоких в мире. По данным МАДИ, в стоимости промышленной продукции они составляют не менее 12%, строительства - 30, сельского хозяйства - 40, торговли - 50% (для сравнения: в экономически развитых странах эта доля колеблется от 8 до 10%. В строительстве дорог Россия оказалась в тупике. На этом фоне нерешительность правительственных программ даже понятна: наращивать существующую сеть дорог, делая ставку на доминирующие технологии, небезопасно - даже несмотря на очевидный экономический эффект от введения и реконструкции каждого нового участка. Прогнозный план до 2026 года намечает увеличение сети дорог с твердым покрытием (опять же асфальтобетон!) всего на 87,8 тыс. км, в то время как нужно за восемь лет построить не менее 500 тыс. км.

 Просто на поддержание такой системы в стабильном состоянии будут уходить гигантские средства, сопоставимые с вложениями в строительство новых дорог. Правительство не спешит в одиночку рисковать масштабными инвестициями в дорожное строительство. «Сейчас строится прежде всего трасса “Юг”, от Москвы до Ростовской области и Краснодарского края, потому что ее финансируют европейцы. Во вторую очередь - Москва-Петербург, в третью очередь -Чита-Хабаровск, которую тоже финансирует ЕБР и другие западные банки. В большинстве случаев мы строим только то, что согласен финансировать другой субъект мирового хозяйства. И тут не важно, какие цели у этого субъекта - хорошие или плохие. Это его цели», - считает глава службы стратегического планирования Ассоциации приграничного сотрудничества Александр Собянин.

Железобетонное решение

По мнению ведущих российских специалистов, при планировании строительства дорог в России нужно исходить прежде всего из двух факторов - из наличия гарантированных грузов и задачи развития стратегически важных территорий или групп месторождений. Речь идет о нефти и газе объединенного Красноярского края, о Томской и Новосибирской областях и далее - до Якутии и Амурской области. Сибирь чрезвычайно богата полезными ископаемыми с относительно легкими по сравнению с арктическим шельфом или Крайним Севером условиями добычи. В большинстве случаев речь о развитии транзита вообще не должна идти - развивать в первую очередь надо территорию. Транзит автоматически от этого выиграет. При полном доминировании в стране технологии асфальтобетона и чрезвычайно консервативной технологии строительства железных дорог задачу освоения масштабных месторождений Восточной Сибири решить невозможно.

Вопрос выбора технологии становится ключевым. Специалисты МАДИ, выступив жесткими критиками асфальтобетонных покрытий, предлагают сделать ставку на бетон. Только так, считают они, можно остановить порочный круг ремонтов асфальтобетонных покрытий, которые к тому же в условиях Сибири и Крайнего Севера просто неприменимы. Бетонные дороги долговечнее асфальтобетона в пять-шесть раз. При ставке на бетон сверхпрочных марок срок службы дорог может достигать 50 лет и более - со временем этот материал становится только прочнее. Однако в России доля таких дорог так и не превысила 1,2% (для сравнения: в Европе и США доля цементобетонных дорог доходит до 30-40%). В действительности же показатели использования бетона в Европе и США, где климат куда мягче российского, в два раза выше - почти все дороги у них строятся с бетонным основанием, на которое нанесен тонкий слой асфальта. Такое несложное инженерное решение, собственно, и называется асфальтобетоном. В то время как в России этот термин применятся в отношении традиционного асфальтового покрытия, где связующим веществом выступает битум, а не цемент.

 Не говоря уже о том, что качество битума в России чрезвычайно низкое - это в прямом смысле отходы нефтепереработки. В США из Венесуэлы поставляется высококачественный природный битум, а технология его производства в Европе шагнула далеко вперед. В России под асфальт время от времени кладут монолитное основание, но делают его, как правило, из так называемого тощего бетона низкого качества, что в прямом смысле дискредитирует эту технологию. Ведь практически все стратегические хайвеи в США, Европе и Китае построены из бетона - это сотни тысяч километров высококлассных дорог. Классический асфальт кладут в основном на дорогах регионального значения. Весь мир давно сделал ключевую ставку на бетон, так что в предложениях российских ученых нет ничего нового. Бетонные дороги, построенные немцами в Калининграде в русле системной стратегии Третьего рейха, сделавшего по прямой указке Гитлера ставку на бетон, надежно служат до сих пор.

Само по себе забвение технологии строительства бетонных дорог в России - крайне интересный феномен, который нуждается в объяснении. Ведь именно в России железобетон мог решить и решил многие проблемы транспортной доступности ключевых месторождений и оказался чрезвычайно долговечным материалом - особенно в жестких климатических условиях Сибири и Крайнего Севера. «В 1960–1970 годы, когда в стране был бум в строительстве дорог, родилась программа освоения Западной Сибири. Мы сделали ставку в этих сложных климатических условиях на предварительно напряженные железобетонные плиты ПАГ (технология натяжения арматуры и обжимания ее цементным камнем.). Только благодаря этой технологии нам удалось освоить такие месторождения, как Самотлор, а также месторождения в Нижневартовске, Тюмени, Сургуте, Березове, Урае, Надыме. Технология внедрялась прямым постановлением Политбюро и Совета министров. Плиты доставлялись железной дорогой до определенных речных и морских портов, откуда развозились на объекты в зимний период. Впоследствии эти плиты перекрывались асфальтом, то есть были использованы как жесткое основание», - поясняет заместитель начальника управления по строительству автодорог корпорации «Трансстрой» Виталий Мороз.

К началу восьмидесятых вопрос стал ребром: или технология бетонных покрытий - как монолитных, так и сборных - внедряется по всему Союзу, или от нее нужно временно (или совсем) отказаться. В 1981 году в Минавтодоре РСФСР была составлена записка, в которой обосновывалась экономическая нецелесообразность перехода на цементобетонные покрытия. В результате к началу 90-х строительство цементобетонных дорог было окончательно свернуто. К 1993 году общая протяженность таких автодорог составила всего 9,366 тыс. км. Аргументы восьмидесятых были убойными: при переходе на цементобетон высвобождается 68% оборудования для производства и укладки асфальта, загруженность имеющейся базы падает на 15-20%, отсутствуют экономичные конструктивные решения, объемы выпускаемых дорожных цементов малы. Есть сложности с хранением цемента и сроками его годности, необходимо создавать новые логистические механизмы. Осложняются механизмы планирования, перевооружение отрасли на бетоноукладочную технику (в варианте монолита) требует больших капитальных вложений, неизбежно существование одновременно двух производственных баз. В связи со всем вышеперечисленным резко дорожает строительство, возникают сложности с ремонтом новых покрытий.

Эти и другие аргументы имели под собой основания, некоторые из которых были притянуты за уши, но факт остается фактом - шанс перейти на новую технологическую основу в строительстве дорог был упущен. Спустя 27 лет технология сборного и монолитного железобетона видится уже чуть ли не единственным выходом из технологического тупика. Однако создание новой базы будет происходить в непростых условиях: на российском рынке ощущается острая нехватка цемента, растет его стоимость, техническое перевооружение цементных заводов и ЖБИ только начинается. Все необходимые технологические разработки для вывода отрасли на качественно новый уровень есть: созданы новые специальные цементы, разработана технология механоактивации, позволяющая получать высокопрочные марки цемента, разработаны сухие бетонные смеси. «Новые марки бетона обладают хорошим сцеплением, способностью воспринимать знакопеременные нагрузки и вибрацию без образования трещин с ресурсом в десять-пятнадцать раз выше обычного бетона. Их укладка может происходить при температурах от –5 до +35 градусов, эксплуатация дорог может начинаться уже через два часа. Срок службы таких дорог будет превышать 20-25 лет. Сопоставление расходов при сооружении цементобетонного покрытия и покрытия с использованием асфальтовых бетонов (с учетом многочисленных капитальных ремонтов асфальтобетона за период службы) показало, что стоимость цементобетонных покрытий в два-три раза ниже, чем асфальтобетона», - заявляет Михаил Немчинов.

Создания новой технологической базы загрузит заказами многие отрасли промышленности. Асфальтобетонная техника в любом случае будет востребована в городах. Дискуссионным остается вопрос, делать ставку на монолитные конструкции (т.е. бетонировать дороги на месте) или на сборные. Говорит генеральный директор Института материаловедения и эффективных технологий (ИМЭТ) Марсель Бикбау: «Монолит - это многодельные и затратные процессы, связанные с большим количеством техники и людей. Определенным образом готовится грунт, укладывается арматура, льется бетон. И это в наших климатических условиях. Зимой эти работы производить нельзя. Монолитное покрытие дорог в вечной мерзлоте невозможно. Ставку нужно делать на сборные преднапряженные цементобетонные конструкции, как это было сделано в варианте ПАГ. Но на новой технологической основе и с другими инженерными решениями. Так, американцы делают плиты со сплошными каналами. Через эти отверстия пропускается защищенный стальной канат, и домкратами натягивается горизонт сразу из 30-40 таких плит.

 Такое “постнапряжение” бетона решает проблему оседания плит относительно друг друга. Небольшая бригада из 12–14 человек оперативно укладывает километры такой дороги. Технология максимально упрощена: грейдер выравнивает полотно, насыпается 20 сантиметров песка, далее кладется полиэтиленовая пленка, а на нее плиты с шпунтованными торцами. Учитывая тот факт, что плиты заводского изготовления, все четко стыкуется. Натяжение канатов происходит с усилием от 5 до 20 тонн. Плита может быть 2,5 метра шириной и 5-6 метров длиной, 0,14 метра толщиной. Весит она не более 1,5 тонны, извлекаться и укладываться может дорожной техникой с вакуумными присосками. Далее на плиты кладется небольшой слой асфальта. Такие конструкции не требуют ремонта 50 лет. Скорость строительства дорог может возрасти в разы. Бетоноукладчики не нужны. Упрощаются подходы к подготовке основания - становится допустимым даже осадка грунта под плитами. Весь мир начинает строить дороги именно так».

Ключевым решением тогда становится отказ от технологии пропарки бетонных конструкций на российских заводах для ускорения затвердевания и получения цементного камня. Цена этого ускорения очень высока - на плитах формируется масса микротрещин. Весь сборный железобетон, полученный пропаркой, - это, по сути, брак. Американцы решают вопрос ускорения твердения за счет добавок, жесткости смесей и локального подогрева. Температура твердения ограничена 50 градусами. ИМЭТ освоил сегодня технологию беспропарочного производства бетона за счет механоактивированного цемента. Переход на такой цемент приведет к отказу от камер, от форм, от больших потерь энергии. Такое техническое решение является универсальным и работает в отношении не только автомобильных дорог, но и железных.

Рельс, плита, канат

За 200 лет технология строительства железных дорог изменилась незначительно. У англичан погонный метр рельса весил 35 кг, они укладывали 1500 шпал на 1 км пути на 30–35 см подсыпки. Поезда тогда были нетяжелые. Сегодня в России используются рельсы R-75 (75 кг погонный метр), число шпал увеличилось до 2 тыс. (большинство из них бетонные, леса хронически не хватает), щебеночная подсыпка доходит до 1 м. Засорение щебня идет постоянно (для его промывки разработано специальное оборудование), постоянно отвинчиваются крепежи к шпалам, остается колоссальная проблема износа рельсов. До 2020 года предусматривается всего два мероприятия по совершенствованию технологии. Первое - под шпалы закладываются резиновые виброшпалы (для разрядки нагрузок). Второе изобретение заимствовано у американцев - рельсы шлифуются специальными машинами.

В соответствии с программой модернизации транспорта до 2010 года за восемь лет (с 2002 года) должно быть построено или реконструировано 1,7 тыс. км железнодорожных линий, проложено 2,7 тыс. км дополнительных главных путей. Все эти объемы, как и последующие проекты, предполагается осуществить по старым технологическим решениям с минимумом новшеств. Как и в автодорожном строительстве, цена такого консерватизма в технологиях высока. Так, стоимость строительства железнодорожной линии Нарын-Лугокан в Читинской области длиной 375 км (совместно с ОАО ГМК “Норильский никель”) обойдется не меньше чем в 70 млрд рублей. Строительство только железнодорожной дороги Карабула-Ярки (43,7 км) в рамках проекта «Комплексное развитие Нижнего Приангарья» обойдется минимум в 5,1 млрд, а само создание там транспортной инфраструктуры - в 213,9 млрд рублей.

В течение почти ста лет инженеры пытались предложить такие технические решения, которые бы решили проблему быстрого износа рельсового полотна и облегчили саму технологию укладки основания, а значит, сильно удешевили строительство. Замена шпалам напрашивалась сама собой - железобетонные плиты. Но с ними возникало много специфических для железнодорожного транспорта проблем. Рассказывает заведующий лабораторией арматуры НИИЖБ Сергей Мадатян: «Мне удалось построить первую в мире железную дорогу из железобетонных плит. Это было в 1957 году под Череповцом. Речь идет об экспериментальном участке длиной 360 метров. Дело в том, что с 1949 года с этим изобретением носился один несчастный изобретатель. Его все отсылали подальше, а я был молодой инженер путей сообщения и заинтересовался этим делом. Оно действительно было перспективным. Я специалист по преднапряженному железобетону и сразу предложил делать для железных дорог именно такие плиты. Они тогда уже были в полтора раза легче обычных железобетонных плит и абсолютно надежны. Наш экспериментальный участок был расположен как раз в таком месте, где ходили груженные рудой вагоны. Надо сказать, впечатление от того, как по железобетонной плите катится поезд, было потрясающим. Рельс R-50 вместе с плитой шел как волна.

 Эти рельсы пролежали на железобетоне семь лет без ремонтов и износов. В 1957 году моя конструкция была предельно проста - плита к плите. И сам рельс своим жестким креплением держит плиты вместе. Длина таких плит у нас поначалу была 1,6 м. Казалось бы, они будут ходить ходуном. Но ничего подобного. Сегодня пора переходить на такой путь. Из них получается широкое железобетонное полотно, по которому можно пускать не только поезда, но и автомобили. В плитах рельсы не изнашиваются, потому что поверхность ровная. Например, при давлении на плиту силой 60–80 тонн реально на один квадратный метр приходится всего одна тонна - человек при ходьбе оказывает на землю куда большее давление. То есть, в отличие от шпал, которые тонут, поэтому лежат на щебне, в плитах закладывается совсем другой подход к подготовке грунта».

Поясним: железобетонные плиты для железнодорожного транспорта не прижились по ряду причин. Они резко повысили жесткость пути, а стыки плит ухудшали равнопрочность пути за счет разной осадки краев плит. Их пытались сваривать, придумывали специальные металлические рычаги, которые входят в отверстия плит и удерживают их, предотвращая осадку. Но как только повышается жесткость пути, как только прекращается вибрация и состав идет по жесткому основанию, многократно увеличивается износ колесных пар локомотивов. Они ломаются как спички. Все вместе это похоронило стремление заменить шпалы железобетонными плитами. В США до сих пор тратятся гигантские средства на закупку дубовых шпал по всему миру. Укладка рельсов на железобетонные плиты применяется только в тоннелях и на мостах, где резко снижена скорость движения составов. Однако даже корифей классического железнодорожного транспорта Георгий Шахунянц полагал, что будущее за плитовым основанием. Только сейчас, после ряда смежных разработок, появилась возможность решать сложные технические проблемы этой самой консервативной отрасли. Через 50 лет после затишья в этих экспериментах имеет смысл снова вернуться к железобетонным плитам, но на новой основе.

Говорит Марсель Бикбау: «К плитам в строительстве железных дорог нужно вернуться, но с одним серьезным дополнением. Их нужно стягивать, как и в автодорогах, стальными канатами, чтобы обеспечить ровный горизонт. Этим мы радикально повышаем прочность рельса на изгиб. То есть работает ансамбль - рельс, плита и канат. Но возникает вопрос: а как себя будет вести контакт этих плит? Мы предлагаем между плитами вставлять амортизирующий элемент из резины, через который проходит стальной канат. В этом случае, когда поезд идет по плите, она играет, как шпала. Благодаря резиновым амортизаторам преднапряженные плиты будут не жестко связаны между собой. Крепеж рельсов будет упрощен, а их вес можно снизить в полтора раза - до R-50. Это приведет к большой экономии металла. Так мы резко повышаем скорость строительства, надежность пути, минимизируем ремонты, обслуживание, используем меньше расходных материалов. Когда у вас полотно дороги висит на стальных тросах, оно не реагирует на провалы и оседание грунта».