Журнал: "Транспортная стратегия XXI век" статья: Внедрение георадарных технологий в дорожной отрасли | Издательский дом
#

Внедрение георадарных технологий в дорожной отрасли

 


Начальник управления проектирования ФАУ «РОСДОРНИИ», д.т.н., профессор, почетный дорожник России, почетный дорожник СНГ Александр Кулижников

 

Георадарные технологии находят все более широкое применение на всех этапах жизненного цикла автомобильных дорог: при проектно-изыскательских работах, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог. О преимуществах прогрессивных неразрушающих георадиолокационных методов и результатах их внедрения в дорожной отрасли рассказывает начальник управления проектирования ФАУ «РОСДОРНИИ» Александр Михайлович Кулижников.

 

 

Александр Михайлович, Вы уже более пятнадцати лет занимаетесь разработками инновационных георадарных технологий. Поясните, пожалуйста, что представляют из себя георадарные методы исследований?

 

– Это радарное оборудование, в котором электромагнитный импульс малой длительности (наносекунды) от передающей антенны направляется в грунтовый массив. Импульс имеет 2–3 полупериода квазигармонического сигнала и достаточно широкий спектр излучения. Проходя через разные грунтовые среды, на границах сред он отражается и возвращается в приемную широкополосную антенну георадара, усиливается, преобразуется и отражается на индикаторе. По амплитудно-частотным характеристикам, диэлектрической проницаемости (скорости прохождения сигнала) в различных грунтах определяется тип грунта, его влажность и относительная плотность.

 Георадары закрепляются на транспортных средствах, например автомобилях. За смену можно записать профили протяженностью несколько сотен километров. В зависимости от сложности геологических условий за рабочий день один оператор обрабатывает от 3 до 10 км записанного профиля.

 

– По какому назначению применяются инновационные георадарные технологии в дорожнойотрасли и что они дают?

 

– В первую очередь применяются при обследовании участков автомобильных дорог, подлежащих реконструкции и капитальному ремонту. Неразрушающие георадарные технологии позволяют заглянуть внутрь дорожных конструкций, выявить состояние и причины разрушений дорожных одежд, получить непрерывный геофизический и геологический разрез. При этом можно уменьшить количество буровых скважин в несколько раз. По записанным радарограммам удается получить отличительные характеристики состояния материалов и грунтов, зафиксировать толщины слоев дорожной одежды, оценить прочность дорожной конструкции, выявить местоположение разуплотненных и переувлажненных зон и, наконец, назначить эффективные адресные дорожные работы.

 ФАУ «РОСДОРНИИ» с 2003 года в каждой проектной документации использует георадарные технологии на участках автомобильных дорог. Всего обследовано более 5000 км автомобильных дорог, подготовлены технические отчеты по изысканиям и проектная документация, проведены авторский надзор и строительный контроль.

 

 Также при выполнении дорожно-строительных работ появляется возможность оценить соответствие выполненных работ утвержденной проектной документации, техническим регламентам и нормам. Например, при оценке толщины уложенного асфальтобетона действует практика отбора кернов (согласно СП 78.13330.2012 три керна на 3000 кв. м), замера их толщины и лабораторных испытаний на определение плотности, коэффициента уплотнения и водонасыщения. Однако участки автомобильных дорог, на которых осуществлен отбор кернов, как правило, требуют при эксплуатации ремонтов чаще, чем другие, где керны не отбирались. По результатам же неразрушающих георадарных работ можно оценить по всей длине толщину уложенного асфальтобетона с шагом 10–50 см, а также выявить участки, где имеются отклонения по плотности и влажности асфальтобетона. Аналогичные оценки можно выполнить и с другими слоями дорожной одежды и грунтами земляного полотна. Нами детально обследованы участки автомобильных дорог в Республиках Бурятия и Башкирия, в городах С.-Петербурге, Сочи, а также в Московской, Воронежской и Вологодской областях, в том числе и по договорам с Росфиннадзором РФ. К сожалению, на ряде участков были выявлены недопустимые отклонения по толщинам уложенных слоев. Своевременно внесенные коррективы при приемке работ, безусловно, увеличат сроки службы дорожных конструкций.

 На сегодняшний день в основном по двум вышеперечисленным назначениям достаточно широко используются георадарные технологии.

 

– Каковы другие назначения применения георадаров на автомобильных дорогах?

 

 – К другим назначениям можно отнести выбор направлений трассы будущих автомобильных дорог. Путем получения георадарными методами геологического разреза в широкой полосе варьирования трассы, удается обойти участки со сложным геологическим строением: глубокие болота, непроявившиеся карстовые полости, плывунные грунты, оползневые участки и т.д. Георадары могут быть использованы даже при выборе места мостового перехода путем определения глубины водного потока и оценки грунтов, слагающих дно. Известен наш опыт георадарных работ на участке реконструкции автомобильной дороги Кола – Верхнетуломский – Госграница в Мурманской области, а также опыт группы компаний «ЛОГИС-ГЕОТЕХ» на участке платной дороги Москва – С.-Петербург. В то же время нами были выполнены работы по георадарным обследованиям по водной поверхности (как на резиновых лодках, так и частично погруженного георадара в водонепроницаемом футляре в воду) и по дну водоемов с использованием водолазов.

 Еще одним из назначений является разведка и оценка запасов дорожно-строительных материалов в притрассовых карьерах. Нами была выполнена такая работа в карьерах Вологодской и Мурманской областях, а также в Ямало-Ненецком округе. Были получены положительные результаты по сокращению сроков выполнения работ и повышению точности определения запасов дорожно-строительных материалов.

Можно упомянуть также опыт наших работ на многолетнемерзлых, просадочных, набухающих и засоленных грунтах; карстовых и оползневых участках; ледовых переправах; аэродромах; гидротехнических и искусственных дорожных сооружениях; объектах промышленного и гражданского строительства.

 

Каков экономический эффект от применения георадарных технологий?

 

 – Экономический эффект, например, при обследовании10км дорожныхконструкцийс применением георадарныхтехнологийдостигает не менее2,5 млнрублейза счет уменьшения количества буровых работ и отборов кернов. При этом предварительные расчеты показывают, что затраты на последующие в процессе эксплуатации ремонтные работы уменьшатся не менее чем на 20 процентов.

Расчеты также свидетельствуют, что, проложив трассу даже на 13 процентов длиннее, но по лучшим грунтово-гидрогеологическим условиям, удается существенно сэкономить на эксплуатационных расходах в жизненном цикле дороги, избежав больших затрат и затянувшихся ремонтных работ.

 

–Как законодательно закреплено применение георадарных технологий в дорожном строительстве?

 

– ФАУ «РОСДОРНИИ» разработан межгосударственный стандарт ГОСТ 32868-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Требования к проведению инженерно-геологических изысканий», в котором регламентировано применение метода георадиолокации при изысканиях автомобильных дорог для нового строительства, реконструкции и капитального ремонта автомобильных дорог, а также в процессе выполнения дорожно-строительных работ.

 Разработаны две отраслевые дорожные методики: «Методические рекомендации по применению георадаров при обследовании дорожных конструкций» и ОДМ 218.2.037-2013 Методические рекомендации на проведение изыскательских работ при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог.

 По заданию Росавтодора в этом году нами завершается подготовка окончательной редакции ОДМ «Контроль качества дорожно-строительных работ георадиолокационными методами». Также подготовлена первая редакция ОДМ «Методика выполнения работ по оценке грузоподъемности ледовых переправ», в которой расчет грузоподъемности уточняется на основе определения толщины и структуры льда по всей длине и ширине ледовой переправы георадиолокационными методами.

 Перечисленная нормативно-техническая база позволяет применять георадарные технологии на всех этапах жизненного цикла автомобильных дорог.

 

Как обстоит дело с георадарным оборудованием, а также требуется ли специальная подготовка для работы с георадарами, много ли организаций владеют георадарными технологиями?

 

– В 1995–2000 годах мы смотрели на зарубежные георадары и технологии в дорожной отрасли с восхищением. В последнее время ситуация изменилась. Иностранные фирмы уже смотрят на российское оборудование с завистью. Мне приходилось на ежегодных конференциях несколько раз участвовать в сопоставительных испытаниях георадаров, разработанных в России, Латвии, США, Швеции при обследовании дорожных конструкций. Лучшие результаты были получены российскими георадарами серии «ОКО-2», которые выпускаются серийно. По своим техническим характеристикам отечественные георадары группы компаний «ЛОГИС-ГЕОТЕХ» находятся на уровне георадаров ведущих мировых производителей, а по некоторым из них превосходят зарубежные образцы.

 При работе с интеллектуальным георадарным оборудованием требуется специальная подготовка. Например, очень трудно выполнять работы на старых участках автомобильных дорог, где произошло взаимное проникновение материалов слоев. Также когда материалы слоев или грунты неоднородны и содержат различные примеси, когда влажные материалы дают переотражение сигнала или кровли слоев сильно наклонены и наблюдается наложение сигналов. Обработка и интерпретация полученных радарограмм достаточно трудоемкий процесс, требующий квалифицированных специалистов, обладающих геофизическими, геологическими и дорожными знаниями.

 

 На сегодняшний день мне известны коллективы, успешно выполняющие георадарные работы, которые базируются в таких городах, как Москва, С.-Петербург, Краснодар, Тюмень, Томск, Казань, Архангельск, Хабаровск и т.д.

 

– Александр Михайлович, что надо предпринять для широкого применения георадарных технологий?

 

– Целесообразно разработать отраслевую пятилетнюю научно-техническую программу по внедрению георадарных технологий. В программе предусмотреть исследования по созданию многоцелевых мобильных георадарных лабораторий; совершенствованию программного обеспечения по автоматическому распознаванию аномальных зон; определению по амплитудно-частотным характеристикам физико-механических свойств дорожно-строительных материалов и грунтов; оценке прочности дорожных сооружений; мониторингу за техническим состоянием дорожных конструкций; влиянию оснований и земляного полотна на колееобразование; определению затухания карстовых явлений в основаниях насыпей; регулированию процесса оттаивания на многолетнемерзлых грунтах; прогнозированию оползневых процессов и многому другому.

Нужна квалифицированная подготовка специалистов. Необходимо установить нормы времени и расценки на выполнение георадарных работ по различным назначениям. Стоимость георадарных работ должна учитываться заказчиками в стартовых ценах на выполнение проектно-изыскательских работ. Хорошим подспорьем для дальнейшего развития могут стать включение органами управления дорожным хозяйством георадарных технологий в задания на выполнение проектно-изыскательских работ.

Уверен, что более широкое применение георадарных технологий в дорожном хозяйстве позволит решить задачи увеличения межремонтных сроков службы автомобильных дорог.

 

 

 

 

 
Рис. 1.Мобильная георадиолокационная лаборатория ФАУ «РОСДОРНИИ»
 
Рис. 2.Интерпретированная радарограмма георадарной съемки грунтов земляного полотна
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Яндекс.Метрика