Innovative technologies as a basis for sustainable road construction

Введение

Развитие транспортной системы страны становится в настоящее время необходимым условием реализации инновационной модели экономического роста Российской Федерации и улучшения качества жизни населения [4, 11] (Guzhov, 2013; Klescheva, 2015). На первое место выдвигаются задачи повышения скорости, удобства и безопасности движения, инженерного оборудования и обустройства, архитектурно-эстетического оформления и другие задачи, составляющие комплекс эксплуатационного содержания дорог.

Дорожное строительство как никакая другая отрасль имеет выраженный инфраструктурный характер [5, 6] (Dudin, Tolmachev, 2017; Zhukov, Ilyin, 2017). Специфика отрасли состоит в распространении результатов ее деятельности на все виды вновь создаваемых и обновляемых основных фондов и производственных мощностей, возводимых зданий, сооружений и комплексов самого различного назначения. Развитие никакой другой отрасли экономики просто невозможно без строительства дорог.

Совершенствование действующей и создание качественно новой нормативно-правой базы технического регулирования, стандартизации, сертификации и цивилизованного рынка строительных и профильных эксплуатационных услуг в Российской Федерации – актуальная задача, тесно связанная с развитием дорожно-строительного комплекса в целом и его социальной составляющей в частности [3, 17, 21] (Gimadieva, 2017; Rozhkov Zaynullina, 2016; Shagiakhmetova, Mukharramova, Kafiatullina, 2017). Сегодня, когда перед строителями стоят принципиально новые, сложные и высокотехнологичные задачи: освоение подземного пространства мегаполисов, энергетическая эффективность и ресурсосбережение [16] (Rakhmatullina, 2015), экологическая безопасность и охрана окружающей среды [10] (Klescheva, 2017), использование нанотехнологий в производстве инновационных строительных материалов [9] (Ilyina, Kurzina, 2017), проектирование «интеллектуальных» объектов, защита от терроризма, комплексная техническая и конструктивная безопасность в условиях чрезвычайных ситуаций, как никогда актуальными становятся вопросы, связанные с качеством всех уровней подготовки и профессиональной переподготовки кадров, которым предстоит решать задачи из области государственных приоритетов федерального уровня уже сейчас [1] (Abdukhanova, Kulkov, 2017).

Проблемы современных дорожных покрытий

В процессе эксплуатации автомобильные дороги и дорожные сооружения подвергаются многолетнему и многократному воздействию движущихся автомобилей и природно-климатических факторов [12] (Lapin, 2016). В развитых странах условием реализации инновационной модели экономического роста [2, 7] (Belay, Mukhametzyanova, 2014; Zagidullina et al., 2017) существует прямая зависимость между плотностью автомобильных дорог и национальным доходом на душу населения. Протяженность дорог в этих странах на миллион жителей в 59 раз выше, чем в странах с низкими показателями.

В настоящее время, по оценкам Росавтодора [20], общая протяжённость российской сети автодорог федерального, регионального и местного значения составляет 1 396 000 км (в том числе около 984 000 км с твёрдым покрытием). По данным на сентябрь 2016 года, стандартам качества не соответствуют 62 % региональных дорог (в 2007 году - 56 %). Как отмечают в Минтрансе [14], по федеральным трассам в ненормативном состоянии лишь треть дорог, однако надо учитывать, что доля таких трасс составляет всего около 4 %.

Так, по оценкам экспертов, потери нашей страны, обусловленные неразвитостью и низкой пропускной способностью автодорог, составляют более 3 % ВВП, что в 6 раз выше, чем в странах Евросоюза. Низкий технический уровень дорог обуславливает высокий уровень транспортной составляющей в себестоимости продукции и высокую себестоимость перевозок. Для России, где среднее расстояние перевозки грузов в 2–3 раза выше, чем во многих других странах, это губительно для экономики.

Проблемы современных дорожных покрытий [11] (Klescheva, 2015) связаны как с климатическими особенностями, так и устаревшими нормативами и технологиями ГОСТа, существующего более 75 лет. Долгое время в России при возведении дорожного полотна использовался асфальтовый бетон, изготавливаемый в соответствии со стандартом ГОСТа 9128. Существуют разные его марки, отличающиеся как по содержанию компонентов, так и по физико-механическим показателям. Однако с течением времени материалы, изготовленные по нормам нескольких десятилетий назад, уже не справляются с задачами сегодняшнего дня, поэтому требуются новые подходы для повышения коэффициента качества дорог. Также, по мнению ученых, одной из причин быстрого разрушения дорожного покрытия является старение битума, что в результате приводит к трещинам и образованию колейности на дорогах. Единственный путь повысить качество битума в России – применять модифицированный битум на основе различных добавок (полимеров, адгезионных составляющих). Однако стоимость асфальта с использованием битума, модифицированного полимером, увеличивается в среднем на 30-40 %, а это, как правило, не находит соответствующего отражения в проектах и сметной документации заказчика, который не готов идти на значительное увеличение стоимости работ.

Современное состояние дорожно-строительного комплекса РТ

Ежегодно в России ремонтируется от 8000 до 9000 км федеральных трасс и искусственных сооружений на них. По состоянию на 1 января 2017 года протяженность региональных автомобильных дорог в Татарстане составляет 13,5 тыс. км (табл. 1).

Протяженность региональных автодорог, не отвечающих нормативным требованиям, составляет 7274 км (54,2 %). При этом доля дорог, обслуживающих автомобильные потоки в режиме перегрузки, по итогам 2016 года составила почти 228 км. Ежегодно на строительство, реконструкцию, ремонт и содержание автомобильных дорог из республиканского бюджета направляются значительные средства. Причем порядка 80 % всех средств идет на ремонт, содержание и только 20 % предназначаются для прокладки автомагистралей (рис. 2).

Таблица 1

Протяженность региональных дорог общего пользования в РТ

В настоящее время в республике реализуется госпрограмма «Развитие транспортной системы Республики Татарстан на 2014-2022 годы» [1] (показатели реализации представлены в табл. 2). За 2013-2016 годы расходы регионального бюджета на дорожное хозяйство превысили 90 782 млн руб. (рис. 1).

Таблица 2

Показатели реализации госпрограммы «Развитие транспортной системы Республики Татарстан на 2014-2020 годы»

На рисунке 2 представлена структура выполненных дорожных работ по видам.

Рисунок 1. Исполнение бюджетных обязательств, млн руб.

Источник: [15].

Рисунок 2. Структура дорожных работ в РТ за 2013-2016 года

Источник: [15].

Развитие дорожного комплекса региона невозможно рассматривать изолированно от развития его элементов [8, 13] (Zaynullina, Sirazetdinov, Galyaviev, 2017; Medyanik, 2017) и различных предприятий и инфраструктур смежных отраслей [18] (Romanova, 2018). В связи с этим на сегодняшний день разрабатываются наиболее эффективные пути реализации стратегических целей инновационной деятельности [19] (Ustinova, Nizamova, Virtsev, 2017). В республике активно реализуется План совместных действий с ОАО «РОСНАНО» по стимулированию спроса на инновационную, в том числе нанотехнологическую, продукцию предприятиями дорожно-транспортного комплекса. Соглашением о сотрудничестве Республики Татарстан с ОАО «РОСНАНО» и Фондом инфраструктурных и образовательных программ на территории республики предусматривается реализация федеральных инновационных пилотных проектов «Инновационная дорога» и «Электрический транспорт». В рамках проекта «Инновационная дорога» планируются инновационное проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию ряда пилотных участков автодорог с использованием современных инновационных материалов и технологий.

Перспективы развития дорожных работ на основе инновационных технологий

Росавтодор утвердил комплекс технических мер для увеличения срока службы дорожных одежд, увеличив количество применяемых инноваций и финансирование работ по содержанию дорожной сети [20]. Если в 2012 г. применялось 212 инновационных технологий, то сегодня порядка шестисот. Инновационные технологии повышают устойчивость дороги к нагрузкам, в том числе от грузового транспорта, и к климатическим факторам. В России при строительстве автодорог требуются более сложные инженерные решения, чем во многих зарубежных странах. Большая толщина нижних слоев основания в российских проектах обеспечивает морозоустойчивость полотна: согласно национальным стандартам, общая толщина типовых дорожных одежд в России в среднем на 25 % больше, чем в Китае, и на 50 % превышает американские нормативы. Росавтодор и фонд «Сколково» заключили соглашение о сотрудничестве, предполагающее совместную работу по внедрению инноваций в дорожное строительство. В рамках сотрудничества стороны будут вести комплексную работу по поддержке перспективных инновационных проектов и содействовать их дальнейшему продвижению. Одним из направлений сотрудничества станет реализация современных образовательных программ, в том числе по внедрению в дорожную отрасль методов проектного управления. Кроме того, Росавтодор и «Сколково» смогут создавать научно-технические советы и рабочие группы, участники которых будут готовить рекомендации по внедрению передовых технологий. Ожидается, что применение инновационных технологий при ремонте дорог в России позволит экономить 14 млрд руб. ежегодно.

Заключение

Дорожно-строительный комплекс – это многоотраслевая структура, объединяющая подрядные, проектные и специализированные организации, предприятия строительной индустрии, транспортной логистики, инженерной инфраструктуры и многие другие. Система управления инновациями включает обоснование и выбор проектных решений, планирование, организацию, контроль и анализ инновационного процесса. Она охватывает все этапы: научные исследования, опытно-конструкторские разработки, экспериментальное строительство для подготовки массового внедрения, оценку полученного эффекта. Программа экспериментального строительства насчитывает ряд успешно реализованных проектов, где применение новых материалов и технологий принесло положительный эффект и которые могут применяться серийно в плановом порядке. В связи с этим целесообразность применения инновационных технологий при строительстве, реконструкции и содержании автомобильных дорог в каждом конкретном случае обосновывается с технической и экономической точки зрения.

[1] Государственная программа «Развитие транспортной системы Республики Татарстан на 2014-2022 годы», утвержденная постановлением Кабинета Министров Республики Татарстан от 20 декабря 2013 года № 1012.