В 2018 году Россия заняла 114 место в мире по качеству дорог в рейтинге Всемирного экономического форума. Это самый конец рейтинга, в котором всего 137 позиций. Таким образом, Россия оказалась по соседству с Казахстаном и республикой Зимбабве, отстав на одну позицию от африканского государства Бенин. Эксперты оценивали качество дорог в баллах – от одного до семи; Россия набрала 2,9 балла.
Согласно статистике ГИБДД за первые шесть месяцев 2019 года, из-за плохого состояния дорог в стране произошло почти 27,4 тыс. ДТП, в которых погибли около 2,3 тыс. человек и пострадали более 35 тыс. граждан. В аналогичный период 2018 года катастрофы по причине разбитых дорог унесли жизни 2,7 тысяч человек, еще 40 тыс. граждан получили ранения.
Несколько лет назад Генпрокуратура страны сообщала, что каждое пятое дорожно-транспортное происшествие в России происходит из-за неудовлетворительного состояния улиц и дорог.
В Карелии ученые местного филиала Академии наук разработали проект научного мониторинга качества городских трасс. В своем исследовании сотрудники РАН соединили советские технологии использования радаров и современный европейский опыт контроля за состоянием дорог. Эксперты предложили при помощи георадара «просвечивать» трассы вглубь, выявляя слабые места, на которых провалится даже самый качественный асфальт. Итогом таких проверок, по мнению экспертов, должна стать карта любой магистрали с указанием критических точек, где в ближайшем будущем с большой долей вероятности образуются ямы.
Фактически сотрудники академии предложили универсальный для любых регионов метод проверки глубинных слоев почвы, на которые планируется укладывать асфальт. Как считают эксперты, если вовремя заметить пролегающие на глубине разрушенные трубы или провалы, то можно скорректировать ход дорожного ремонта. Тогда не придется закатывать в асфальт участки, которые уже завтра придется ремонтировать вновь.
Кроме того, ученые отметили, что качество дороги измеряется не только толщиной уложенного покрытия; зачастую важнее качество «дорожной подушки» под асфальтом, состояние подземных коммуникаций и наличие под землей заполняющихся водой провалов. Местные чиновники инициативу ученых проигнорировали, несмотря на то, что петрозаводский проект использования георадара для исследования трасс в 2015 году стал победителем конкурса, проводимого Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.
Карта рисков
Как рассказал «Северо-Запад МБХ медиа» младший научный сотрудник Института геологии Карельского научного центра РАН Александр Родионов, при исследовании дорог при помощи георадара специалист перемещает устройство по поверхности трассы. При этом радар генерирует электромагнитные волны, которые отражаются от различных границ и неоднородностей в глубине под дорожным покрытием. Говоря простым языком, аппарат «просвечивает» дорогу на метр вглубь. Впрочем, можно «пробить» волнами почву и значительно глубже, но тогда увеличится погрешность при получении результата. В любом случае, высокочастотная и малоглубинная техника «видит» пласты, располагающиеся гораздо глубже слоя, который формируют дорожники при укладке асфальта.
В итоге полученные в результате исследования данные образуют радарограмму, на которой видна объективная картинка всех провалов и размытий под слоем дорожного покрытия. Таким образом, можно получить достоверную информацию о границах залегания различных слоев и их мощности; выявляются также и различные области подземных разрушений – места, где в итоге свежий асфальт даст трещины. Полученные данные можно использовать как при приемке работ, так и при предварительной оценке трасс перед ремонтом, считают исследователи.
По сути, карельские ученые предложили использовать для изучения состояния современных дорог популярные в мире технологии. Практика применения исследований почвы радарами известна десятилетиями – к примеру, отражение радиволн от поверхности льда было обнаружено еще в 60-е годы прошлого века. Затем технологии применения георадаров широко использовались в Советском союзе. Но в то же время проект карельских ученых не сводится только лишь к попытке выявить толщину так называемой «дорожной одежды». Эксперты ставили задачу шире – изучить изменения свойств дорожного покрытия на большой площади и составить карту рисков с указанием всех проблемных участков, обусловленных подземными провалами, трещинами и размытым грунтом.
Как утверждают авторы методики, таким способом можно проверить любую дорогу в любом городе.
Несколько лет назад авторы проекта детально предсказали разрушение одной из центральных дорог Петрозаводска – улицы Пушкинская, на которой расположено здание регионального филиала Академии наук. Трасса пришла в негодность вскоре после сделанного на ней ремонта. Ученые, изучившие ее при помощи радара, предугадали этот процесс, составив карту рискованных участков, – собственно, на указанных ими точках вскоре и образовались провалы.
Подземный мир
В процессе работы над проектом ученые часто сталкивались с тем, что под новым асфальтом находятся старые нарушенные коммуникации, из которых течет вода. Жидкость размывает почву, в ней образуются полости, которые в итоге приводят к разрушению недавно уложенного асфальтобетонного покрытия. Так обычно возникают ямы на одних и тех же местах, которые не исчезают после того, как асфальт был неоднократно обновлен.
«Нужно, во-первых, производить ремонт коммуникаций. Плюс менять «дорожную подушку». Потому что просто по существующему методу подхода к ремонту автодорог в городе нигде не наблюдается, чтобы меняли «подушку»», — утверждает ученый Александр Родионов.
«Дорожная подушка» — песок с определенными фильтрующими свойствами плюс гравийное основание. Сверху на этот состав дорожные рабочие кладут слой асфальтобетонного покрытия. Идеальный вариант произведенной работы – это асфальт и «подушка» под ним, которые максимально плотно примыкают друг к другу. Никаких посторонних включений и провалов в глубине покрытия не должно быть, поясняют ученые.
Примечательно, что выявить брак при помощи вырезания фрагментов асфальта – так называемых кернов – зачастую невозможно, поскольку таким методом проблематично изучить всю площадь проверяемых трасс. При этом сигнал радара выявляет все трещины и пустоты с водой.
Известную во всех регионах технологию ямочного ремонта эксперты карельского филиала Академии наук назвали «ужасной» и «несовершенной», поскольку дорожных «заплаток» хватает лишь на короткий срок. Метод срезания старого слоя асфальта и укладки нового, по оценке ученых, перспективнее, однако ямы впоследствии все равно образуются в тех же местах.
«Комплексный нужно производить ремонт. То есть, не просто срезать асфальт, а пытаться выделить эти проблемные участки, попытаться понять, в чем там проблема. Либо это какая-то труба, либо просто в данном месте происходит фильтрация природных вод, грунтовый сток либо осадки. И решать уже проблему прокладкой дополнительных труб либо заменой коммуникаций, если вопрос в них», — утверждает Родионов.
Кроме того, по словам ученого, планы подземных коммуникаций зачастую могут быть утеряны городскими властями. Поэтому чиновники фактически могут и не знать, что расположено под землей.
Живая инновация
В карельском филиале Академии наук методику применения георадара с целью обследования городских магистралей называют «живой инновацией», поскольку в случае ее широкого применения не придется заимствовать ни технологии, ни технику. Необходимое оборудование доступно для приобретения в России.
«Всю аппаратуру для таких исследований можно покупать в России. Она производится на конверсионном предприятии, которое раньше производило военные радары, теперь производит в Подмосковье гражданское оборудование. Это же прекрасно, когда наши наработки, наши технологии. Это и есть живые инновации. А не так, что заказали что-то в Китае, привезли и выдаем за наш продукт. Это все реально российское – от методики, методологии работы до аппаратурной и программной части», — заявляет руководитель инновационно-технологического центра Карельского научного центра Российской академии наук Павел Рязанцев.
Кандидат геолого-минералогических наук Рязанцев утверждает, что нынешний путь бесконечного ремонта дорог, которые тут же вновь приходят в негодность, излишне затратен, поскольку в нем отсутствует понимание главного: качество асфальтобетонного покрытия всегда зависит от состояния почвы на глубине.
«Положили асфальт, пять лет подождали, он разрушился. Срезали асфальт, новый положили. Да, можно и так делать при условии, что есть финансирование. Но понятно, что будет очень затратно. То есть, мы два года ездим по нормальной дороге, три года ездим по разбитой дороге и надеемся, что через пять лет нам все-таки удастся выделить новые деньги, чтобы обновить и еще два года поездить по нормальной дороге», — объясняет Рязанцев.
Ученый сравнивает метод изучения внутреннего состояния дорог при помощи радаров с профилактическими процедурами, которые широко внедряются в медицине – там главной задачей является предотвращение болезни на ранней стадии.
«Сейчас развитие опасных явлений стараются выявить до того, как они произошли… В той же медицине – понять, что может развиться какое-то сложное онкологическое заболевание до того, как оно развилось, и сразу предотвратить его распространение. Георадар в ту же концепцию попадает: сразу выявлять проблемные зоны, соответственно, мониторить», — заключает Рязанцев.
По оценке эксперта, решающее значение имеет не количество материала при укладке асфальта, а качество его использования. Ученый опровергает один из главных мифов о ремонте магистралей, согласно которому все проблемы некачественных дорог связаны с тонким слоем их покрытия. «Как показывает наша практика, по тому же асфальту мощность, как правило, выдержанная», — поясняет Рязанцев. Гораздо большие проблемы создают подрядчики, нарушающие технологии: это закатанный в асфальт мусор, а также дорожные работы в дождь и снег.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.