ИСТОРИЯ МКАД И ЕЕ РЕКОНСТРУКЦИЯ В 1995 – 99гг
Одним из наиболее ярких примеров реконструкции автомобильных дорог может служить реконструкция Московской кольцевой автомобильной дороги.
Московская кольцевая автомобильная дорога имеет огромное значение в инфраструктуре транспортного Московского узла, поскольку объединяет в единую систему все радиальные автомобильные дороги на входах в Москву и все городские магистральные улицы, распределяет по ним потоки автомобилей, обеспечивает кратчайшие связи периферийных городских районов, обслуживает транзитное и местное автомобильное движение.
Первое решение о создании кольцевой дороги вокруг г. Москвы относится к 1937-38гг.. В те годы были проведены изыскательские и расчетные работы, которые приостановила Великая отечественная война.
В середине 50-х годов, недавно созданное Министерство транспортного строительства (Минтрансстрой), обосновал создание кольцевой магистрали вокруг столицы. Первоначально она проектировалась как 6-ти полосная в каждом направлении магистрали с разделительной полосой, но в целях экономии средств число полос движения было сокращено до 4-х, без разделительной полосы.
Интересно, что МКАД является первой в мире кольцевой магистралью построенной вокруг такого мегаполиса и столицы государства, как Москва. Уже потом были построены кольцевые автомобильные дороги вокруг Лондона, Нью-Йорка, Берлина и других крупных городов разных стран мира.
Покрытие на МКАД устраивалось из монолитного цементобетона. Смеси приготавливались на стационарных бетонных заводах. Смесь укладывали при помощи рельсовых бетоноукладчиков и уплотняли виброплитами и виброрейками. Уход осуществляли битумной эмульсией, известковым молоком, которые распределяли и наносили различными распылителями.
Основание устраивали из грунтов, обработанных цементом. Для этих целей применяли различные установки (типа Д-370), а также фрезы, бороны, лущильники и другие подобные механизмы и оборудование. Распределение цемента выполняли при смешении на полотне дороги специальными распеределителями и вручную. На установке Д-370 были установлены системы дозирования порошкообразных и жидких вяжущих. Уплотнение выполняли моторными катками.
Толщина покрытия составляла 22см.. Ширина покрытия составляла 8м., по две полосы движения в каждом направлении. На отдельных участках была устроена разделительная полоса шириной 4м..
К 1980 году интенсивность движения по МКАД возросла настолько, что перейти пешеходам МКАД не представлялось возможным.
К началу 90-х годов МКАД превратилась в дорогу «смерти» из-за большого количества ДТП со смертельным исходом (число таких ДТП составляло около 40% от общего числа таких ДТП в Москве). Решение о реконструкции МКАД откладывалось более 10 лет вследствие отсутствия финансовых средств.
Наконец в 1994 году были начаты работы по устройству разделительного барьера ограждения по оси трассы. Одновременно проводились работы по устройству освещения: устанавливались столбы с лампами освещения по оси дороги. В связи с этим было решено устраивать барьеры ограждения из сборных бетонных конструкций, двух блоков с криволинейной поверхностью (типа Нью-Джерси) со специальной крышкой, для обеспечения требуемого ремонта и эксплуатации проложенных внутри них электрических кабелей. За один год был разработан проект и установлено сборное железобетонное ограждение, столбы и проложены кабели освещения по оси дороги.
Травматизм ДТП резко снизился: практически исчезли ДТП с лобовым столкновением автомобилей и смертельными исходами, остались ДТП с попутными столкновениями, ударами, зацеплениями с сопутствующими легкими травмами участников движения.
С учетом развившейся территории Москвы и присоединением многих районов области за МКАД к городской застройке, созданием масштабных спальных районов эта магистраль стала удобным связующим звеном разных районов Москвы без заезда в центр города. На МКАД стали направлять потоки транзитного транспорта и значительно увеличилась загрузка дороги автомобилями, стали возникать заторы и пробки,
Было принято решение правительства Москвы о полной реконструкции МКАД в течение трех лет. На первой год устанавливается план работ в 20км. – на участке 19-39км..
Ранее в России не было опыта реконструкции таких крупных магистралей и в таких крупных масштабах в условиях непрерывного движения автомобильных потоков такой высокой интенсивности движения.
Все это вызывало огромные трудности при поиске технических решений на стадии проектирования, а также технологических и организационных решений в процессе реконструкции. Под руководством корпорации «Трансстрой» были проведены две международные научно-практические конференции, где обсуждались все аспекты реконструкции МКАД.
Особые споры вызвал вопрос выбора конструкции дорожной одежды, жесткого типа с цементобетонным покрытием или нежесткого типа с асфальтобетонным покрытием.
У каждого варианта есть свои плюсы и минусы, причем как общеизвестные – мировые, так и специфические, характерные только для России.
Преимущества строительства цементобетонных покрытий заключаются в следующем:
§ Более высокая долговечность – 25 – 30 лет,
§ Высокая ровность, прочность и долговечное сцепление с колесом автомобиля.
Но технология работ с применением бетоноукладчиков со скользящими формами (в скользящей опалубке) требует безусловно более высокой квалификации строителей, практически отсутствуют новые решения по зимней эксплуатации и невозможно быстро открыть движение.
Преимущества асфальтобетонных покрытий состоят в: меньшей стоимости, ремонтопригодности, Быстром открытии движения, Более простой и традиционной зимней эксплуатации.
Директивно строительство планировалось завершить в три года, причем в результате дорожная одежда, вопреки нормам, возводилась на земляном полотне уширения не просто в тот же год, что и земляное полотно, а практически через 10 – 14 дней. Естественно можно предполагать, что технология строительства цементобетонных покрытий с открытием движения через 28 суток не вписывалась в такие темпы строительства дороги.
Конструкция дорожной одежды на полосе уширения представляла собой трехслойное асфальтобетонное покрытие, трехслойное основание из укатываемого бетона и щебеночной смеси, морозозащитный слой из песка, общей толщиной 124 – 154см., из которых 33см. – это два слоя укатываемого цементобетона и 26см. – три слоя асфальтобетона. В асфальтобетонном покрытии верхний слой толщиной 6см укладывался из смеси, приготовленной на полимерно-битумном вяжущем, 8см. из крупнозернистой плотной смеси типа Б, 12см. из пористой смеси 1 марки. Основание из щебня толщиной 15см. устраивалось на морозозащитном слое для обеспечения проезда большегрузных самосвалов.
Толщина морозозащитного слоя составляла 50см. на насыпях и 80см. в выемках и на переходных участках.
На существовавшей полосе производились работы по ремонту асфальтобетонного покрытия (заделка трещин, устранение выбоин, колеи, волнообразования и т. д.), в том числе с фрезерованием части поверхности для выравнивания поперечного и продольного уклонов. Конструкция дорожной одежды включала новое покрытие из двухслойного асфальтобетона на старой дорожной одежде.
Земляное полотно на полосе уширения устраивалось только из песка с коэффициентом фильтрации не менее 2м./сутки не зависимо от высоты насыпи. Кроме этого перед мостом через реку Москва на юге пришлось провести работы по удалению сложившихся природных и техногенных переувлажненных и слабопрочных грунтов на полосе уширения на глубину до 10м. и их замене песком.
Элементы в плане и продольном профиле старой кольцевой дороги были рассчитаны при ее строительстве в 1957 году для обеспечения безопасного движения автомобилей со скоростью до 150км./ч.. Это оказалось настолько дальновидным, что и через 40 с лишним лет не потребовалось их изменения, что облегчило процесс реконструкции дороги и снизило ее стоимость.
В процессе реконструкции существенно изменен поперечный профиль дороги:
· выполнено уширение земляного полотна с 24м. до 50м.;
· произведено уширение проезжей части с 14м. до– 45м. (22,5х2);
· увеличено количество полос движения с 4-х полосной проезжей части в 10-ти полосную с шириной каждой полосы движения по 3,75м.;
· устроены разделительная и краевая полосы, укреплены обочины;
· устроены практически на всем протяжении 109км. переходно-скоростные полосы.
Значительный рост интенсивности движения и уширение проезжей части потребовали перестройки существующих транспортных развязок и строительства ряда новых развязок в разных уровнях. В условиях существующей застройки и жестких ограничений по размещению элементов развязок в плане и профиле это чрезвычайно сложная задача. Потребовались новые, оригинальные решения, чтобы справиться с такой задачей.
Особенно уникальны транспортные развязки на пересечениях с Ярославским шоссе в 4-х уровнях, с Ленинградским, Минским, Горьковским и Варшавским шоссе в 3-х уровнях, на обходе г. Химки и у Ново-Косино в 2-х уровнях.
При реконструкции земляного полотна были решены многие сложные проблемы, связанные с вопросами повышения устойчивости и долговечности. Впервые земляное полотно проектировалось на срок 100 лет. Такой срок службы подразумевает прежде всего изменение подходов к конструированию, технологии и организации работ, проведению контроля качества работ.
Прежде всего земляное полотно устраивалось одновременно с дорожными одеждами, что противоречит положениям СНиП 2.05.02-85, который действует до сих пор.
В этих условиях создать земляное полотно, работающее как единое целое по ширине и длине дороги – задача очень сложная, поэтому возникали значительные трудности из-за следующих факторов:
· сложные грунтово-геологические условия – это наличие на многих участках слабых грунтовых оснований, высокий уровень грунтовых вод и переувлажненность грунтов;
· наличие значительных объемов мусора и технологических отходов;
· сложность сопряжения с двух сторон нового и старого земляного полотна при высоте насыпи 6м. и более (На подходах к мостам высота насыпей –до 22…28м.);
· необходимость обеспечения устойчивости откосов высоких насыпей и глубоких выемок в процессе эксплуатации.
Для решения этих проблем были разработаны и осуществлены многие оригинальные предложения:
· конструкции земляного полотна с армирующими прослойками из георешеток и геотекстиля;
· целая серия новых конструкций дренажей мелкого и глубокого заложения с применением геотекстильных материалов;
· откосные осушительные системы для осушения мокрых выемок;
· укрепление откосов пластиковыми георешетками и габионными конструкциями,
· армирование тела насыпи геоматериалами.
Особое внимание уделялось контролю за качеством уплотнения. В качестве грунта насыпей на всех участках уширения применялся песок с Кф более 2м./сутки независимо от высоты насыпи.
В условиях одностадийного строительства степень уплотнения грунта имеет чрезвычайно важное значение для обеспечения устойчивой и надежной работы не только земляного полотна, но и дорожной одежды.
Для уплотнения была применена современная уплотняющая техника, позволяющая достичь как в нижних слоях, так и в верхних слоях степени уплотнения 1,0 от стандартной плотности земляного полотна, что вполне соответствует требованиям действующих норм. Везде степень уплотнения рабочего слоя земляного полотна составляла 1,00. Слои отсыпались толщиной 25–30см.. Отбор проб при измерении уплотнения проводился через 20м. в продольном направлении.
Создание единого земляного полотна путем надежного сопряжения старой и новой насыпи осуществлялось путем нарезки продольных уступов по откосам старой насыпи, послойной отсыпки и уплотнения грунта до 1,00 от стандартной плотности.
Конструкция дорожной одежды на МКАД рассчитана на пропуск автомобилей с осевой нагрузкой 11,5т. и является новой для условий России. После реконструкции МКАД можно констатировать, что такая дорожная одежда стала модной – проверенной, и теперь применяется на многих автомобильных дорогах I категории.
При строительстве бетонного основания применены широкозахватные распределители – профилировщики ДС - 108 с автоматической системой обеспечения ровности и высотных отметок. Уплотнение выполнялось тяжелыми вибрационными катками за 14 – 16 проходов по одному следу. Уход за слоями осуществлялся путем распределения битумной эмульсии.
Большое внимание уделено качеству устройства верхних слоев дорожной одежды из асфальтобетона.
Впервые в России для приготовления асфальтобетонных смесей в большом объеме применены щебень кубовидной формы узких фракций, что существенно повышает плотность и однородность щебеночного состава и улучшает сдвигоустойчивость асфальтобетона, смеси многощебенистые типа А и Б, а также для устройства верхнего слоя смесь типа А на полимерно-битумном вяжущем.
В полимерасфальтобетоне в качестве вяжущего применена смесь битума с введением 2-4% от массы битума блоксополимера типа СБС на основе дивинил – стирольного термоэластомера (ДСТ), растворенного в индустриальном масле. Такое вяжущее позволяет существенно улучшить физико-механические свойства асфальтобетона и, в первую очередь, трещиностойкость, что имеет очень большое значение для предупреждения трещинообразования при отрицательной температуре.
Однако, одновременно уменьшается прилипаемость вяжущего к гранитному щебню, применяемому в верхнем слое покрытия. Это может служить причиной шелушения и выкрашивания щебенок из покрытия в процессе эксплуатации.
Чтобы избежать таких последствий в процессе реконструкции МКАД гранитный щебень для верхнего слоя покрытия был заменен на щебень из габбро-диабаза, прилипаемость к которому у ПБВ значительно лучше.
С применением ПБВ возникли и некоторые технологические трудности. Дело в том, что полимербетонную смесь готовят при температуре не выше 160-170°С, что несколько ниже, чем для обычного асфальтобетона.
При транспортировке и, особенно, в процессе укладки в ветреную прохладную погоду смесь быстро остывает и трудно поддается уплотнению катками, под действием которых появляются неровности в виде поперечных волн. Рациональный диапазон температур уплотнения асфальтобетона на ПБВ составляет 100–150°С.
Для избежания нежелательных явлений были приняты очень строгие технологические правила: тщательный контроль за температурой смеси, укрытие смеси тентами при транспортировке, исключение простоев и задержек при укладке, применение 30-ти тонных самосвалов.
Это дает основание полагать, что прочностные и деформативные качества покрытия останутся достаточно высокими в течение длительного времени.
Возникали некоторые опасения по обеспеченности сцепных качеств покрытий из полимерасфальтобетона. Во всяком случае измерения, выполненные сразу после укладки показали, что на ряде участков величина коэффициента сцепления соответствует только нижнему пределу допустимых требований для эксплуатируемых дорог.
После того, как под действием колес автомобилей пленка вяжущего стерлась с поверхности щебенок, значения коэффициента сцепления возросли. Практика показала, что этот процесс завершается через 2,5–3 месяца.
Очень большое внимание уделено обеспечению ровности покрытия и на большинстве участков впервые в России получена ровность, соответствующая мировым стандартам (в последний год устройства верхнего слоя 99,7% измерений соответствовали требованиям СНиП 3.06.03 по количеству измерений). Впервые, практически доказано, что высокие требования к ровности покрытия могут быть обеспечены и в России.
Этого удалось добиться применением самой современной профилировочной и укладочной техники с автоматическими следящими системами разного типа (по струне, с лыжей, с многоосной рейкой), соблюдением жестких требований к технологии и организации работ.
Успешно решена еще одна очень сложная технологическая задача: создание единого покрытия без продольных «холодных» стыков между тремя полосами укладки асфальтобетона. Для этого удалось пришлось укладывать верхний слой асфальтобетона одновременно на всю ширину 22,5м. тремя высокопроизводительными асфальтоукладчиками.
На последних участках был устроен продольный шов в асфальтобетонном покрытии над зоной контакта старой и новой дорожных одежд. Кроме мастики в него укладывался деформационный шнур из полиуретана для лучшей работы и герметизации шва и всего покрытия. Затем эта конструкция была распространена на другие участки МКАД.
Заслуживают внимания впервые примененные технические и технологические решения по созданию надежного примыкания новой и старой дорожной одежды. Разработана оригинальная и сложная конструкция стыка, армированного синтетическими или стеклянными сетками, что позволяет надеяться, что удастся избежать появления отраженной продольной трещины.
Для организации всех работ по реконструкции МКАД было создано ООО «Организатор», на которое были возложены функции Заказчика работ. Генподрядчиком стало «ОАО Центрдорстрой» корпорации Трансстрой.
В качестве подрядчиков были привлечены около 20 разных строительных организаций. Начались работы по устройству мостов через реку Москва. Проект разрабатывался Союздорпроектом, НИИэкологии и другими проектными организациями.
Практически производство работ часто осуществлялось одновременно с разработкой проекта и, даже иногда документация дорабатывалась вдогонку по факту работ.
Реконструкция МКАД явилась испытательным полигоном, где внедрялись и обрабатывались новые решения, конструкции дорожной одежды, новые материалы, технологии, методы контроля качества организации работ и т.д.
В проекте дороги и в процессе реконструкции было разработано и применено более 50 новых и передовых прогрессивных технологических решений, технологических и организационных методов, многие из которых не применялись в мировой практике.
В процессе производства работ использованы лучшие образцы отечественной и зарубежной дорожно-строительной техники.
Все это обеспечило высокое качество строительства.
Успешному решению многих трудных проблем, возникающих при проектировании и в процессе реконструкции способствовало широкое научное сопровождение. Впервые это сопровождение было столь хорошо организовано и целенаправленно. В нем участвовали многие научные организации и высшие учебные заведения. В первую очередь это СоюздорНИИ, МАДИ, РосдорНИИ и др.
В целом, реконструкция дороги выполнена с применением самой передовой техники, в том числе и импортной, самой передовой технологии и методов организации работ отечественными специалистами – дорожниками, мостовиками, механиками и другими.
После реконструкции автомагистраль может пропускать до 70-80тыс.авт./сут. без перерывов и заторов движения.
Она имеет 10 полос движения, шириной по 3,75м. каждая, разделенные барьером безопасности на две проезжие части, краевые укрепленные полосы, укрепленные обочины шириной 3,75м., переходно-скоростные полосы, усиленную и часто армированную геосетками дорожную одежду с покрытием из полимерасфальтобетона.
После завершения всех работ на МКАД сооружено:
· 49 автодорожных путепроводов;
· 3 реконструированных больших моста;
· 41 полную транспортную развязку в разных уровнях и 120 примыканий в одном уровне;
· 48 надземных и подземных пешеходных переходов;
· мотели, супермаркеты, станции технического обслуживания, стоянки для большегрузных автомобилей и таможенные терминалы, АЗС и многие другие сооружения,
· системы управления движением и необходимые для обеспечения надежной работы дороги, для обслуживания участников движения и автомобилей.
Впервые на дороге сооружены шумозащитные барьеры, практически на всем протяжении установлены барьеры безопасности.
Впервые на МКАД были установлены системы введения противогололедных материалов автоматически из специальных форсунок установленных в теле дорожной одежды. Для этих целей были проложены специальные трубопроводы и созданы системы подачи растворов. Сигнал поступает от датчиков появления гололеда и изменения температуры и влажности покрытий.
По своим геометрическим параметрам, инженерному оборудованию и обустройству, обеспеченности сооружениями дорожного сервиса и другим показателям МКАД соответствует требованиям мировых стандартов.