Инновации в химико-лесном комплексе: тенденции и перспективы развития. 2022 УДК 625.711.8 ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ЛЕСНЫХ ДОРОГ М. В. Зорин1, О. А. Куницкая2* 1 Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова Российская Федерация, 394087, Воронежская область, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8 2 Арктический государственный агротехнологический университет Российская Федерация, 677007, Республика Саха (Якутия), г. Якутск, ш. Сергеляхское, 3 км, д. 3 * E-mail: ola.ola07@mail.ru В статье рассмотрены перспективные технологии строительства лесных дорог, позволяющие снизить сроки строительства, затраты ресурсов, а также уменьшить негативное воздействие на лесную экосистему, при обеспечении высокого качества дороги. Ключевые слова: лесные дороги, ресайклинг, экологическое воздействие, строительство. INNOVATIVE FOREST ROAD CONSTRUCTION METHODS M. V. Zorin1, O. A. Kunickaya2* 1 Voronezh State Forestry University named after G.F. Morozov Russian Federation, 394087, Voronezh Region, Voronezh, Timiryazeva St., 8 2 Arctic State Agrotechnological University 3, Sergelyakhskoe sh. 3 km, Yakutsk, Republic of Sakha (Yakutia), 677007, Russian Federation * E-mail: ola.ola07@mail.ru The article considers promising technologies of forest road construction, allowing to reduce the construction time, resource costs, as well as to reduce the negative impact on the forest ecosystem, while ensuring high quality of the road. Keywords: forest roads, recycling, environmental impact, construction. Проблема развития лесной дорожной сети в Российской Федерации, как часть проблемы повышения эффективности Лесного комплекса нашей страны достаточно хорошо известна [1; 2]. Особенно остро она стоит в Сибири и на Дальнем Востоке России, где часто усугубляется проблемой специфики вечной мерзлоты [3]. Помимо больших затрат на собственно строительство лесных дорог в лесах криолитозоны, необходимо помнить, что леса на вечной мерзлоте являются особо ранимыми экосистемами, в связи с чем при их освоении необходимы особые средощадящие подходы [4–6]. Надо также помнить, об особой степени горючести лесов на вечной мерзлоте, образованных преимущественно лиственничными насаждениями, как, например, в Республике Саха (Якутия) [7]. Это требует более широкой сети лесных дорог, нежели требуется только для вывозки заготовленной древесины и проведения лесохозяйственных мероприятий [8–11]. Следовательно, проблема эффективного, средащадящего строительства лесных дорог стоит в России достаточно остро. Отметим, что согласно СП 288.1325800.2016 «Дороги лесные. Правила проектирования и строительства», лесовозные лесные дороги постоянного действия являются объектами капитального строительства и подразделяются на грузосборочные (лесовозные магистрали), лесовозные ветки – ответвления от лесовозной магистрали и лесовозные усы – ответвления от лесовозных веток. 84 3. Инновационные продукты, процессы и технологии в химико-лесном комплексе На прошедшей в апреле 2022 г. Санкт-Петербурге отраслевой конференции: «Лесозаготовка: аналитика, экономика, внедрение IT решений» несколько ключевых докладов были посвящены поиску решений в области эффективных технологий и систем машин для строительства лесных дорог. Помимо технологии выкладки дорожной одежды из пластиковых конструкций, одним из перспективных вариантов является технология прокладки (содержания) лесных дорог при помощи специальных фрез (ресайклеров). При реализации данного метода используются универсальные дорожные фрезы для стабилизации грунта, фрезерования асфальтобетонных покрытий, дробления камней, строительства лесных дорог. Данное оборудование компании FAE представляет собой мощные специализированные, многофункциональные дорожностроительные машины. Они способны дробить камни любого типа и большого размера, в том числе находящиеся в земле. То есть в определенном смысле данные машины аналогичны используемым в сельском и лесном хозяйстве для рекультивации площадей ротоваторам. Для создания основания дорожного покрытия эти машины используются в качестве стабилизаторов грунта, которые гарантируют качественный результат, как с точки зрения снижения энергоемкости, повышения производительности, так и с точки зрения такого качественного показателя, как однородность грунта. Это достигается благодаря заглублению фрезы в грунт до 50 см, специальной конструкцией ротора, резцов и других технических решений. Оптимальным является применение технологического оборудования компании FAE на тракторах повышенной мощности с валом отбора мощности (ВОМ) и снабженных ходоуменьшителем. Основные характеристики: заглубление в грунт – 50 см, ширина захвата – 206 или 231 см, масса – 7,2 т, система подачи вяжущей эмульсии в смесительную камеру, гидравлическое регулирование заглубление ротора, двойной боковой шестеренчатый привод ротора, привод от ВОМ трактора 280–400 л. с. Холодный ресайклинг – это технология укрепления (стабилизации) грунтов, каменных материалов и асфальтового гранулята, получаемых в результате дробления асфальтобетонного лома различными вяжущими, путем предварительного фрезерования и смешения на дороге. В рассматриваемой технологии основой является фрезерно-смешивающий барабан с большим количеством специальных высокопрочных резцов. Вращаясь, этот барабан измельчает и перемешивает материал дорожного покрытия. Укрепление грунта, обычно, производится при помощи специализированных химических добавок к вяжущим веществам (портландцемент) или битумная эмульсия [12]. Данный метод строительства дорог позволяет производить работы в 3–5 раз быстрее по сравнению с традиционными методами стабилизации грунтов. При фрезеровании в рабочую камеру машины подается вяжущее вещество в виде суспензии, которая предварительно готовится в передвижном смесителе. Цемент и вода при изготовлении этой суспензии смешиваются в точно дозированных количествах. Количество подаваемой суспензии регулируется насосом, управляемым специальной микропроцессорной системой, чтобы после смешивания с материалом, измельченным фрезерным барабаном, влажность получаемой смеси была оптимальна для ее уплотнения. Состав группы машин для рассматриваемой технологии может быть различным, в зависимости от целей и типа используемого ротора стабилизатора. В каждом случае ресайклер, по технологии, толкает перед собой передвижной смеситель для приготовления рассмотренной выше суспензии. Известен вариант, когда непосредственно на фрезу устанавливается емкость объемом 550–850 л. После ресайклинга слой из полученной смеси предварительно выравнивается автогрейдером, а затем уплотняется. Преимуществами рассматриваемой технологии на месте являются следующие. 85 Инновации в химико-лесном комплексе: тенденции и перспективы развития. 2022 Во-первых, отсутствие загрязнения окружающей среды благодаря полному использованию материала старой дорожной одежды, нет необходимости в площадках для отвалов, объем привозных материалов минимален, очень невелики перевозки. Расход энергии значительно снижается, также как и негативное влияние транспортных средств на дорожную сеть. С точки зрения реалий строительства лесных дорог в Российской Федерации, когда Закон о недрах очень мешает получать необходимые строительные материалы на территории арендной базы лесозаготовительного предприятия, данной преимущество рассматриваемого метода является большим плюсом. С другой стороны, при прокладке новой дорожной сети в лесу старой дорожной одежды там просто быть не может, в связи этим, для рассматриваемых условий строительства дорог, указанное выше преимущество будет заключаться в эффективной утилизации старых дорожных одежд от других дорог, но данные материал на место строительства все же придется перевозить. Во-вторых, структурная целостность дорожной одежды. Рассматриваемая технология позволяет получать связные слои большой толщины, которые отличаются гомогенностью материала. Благодаря этому не требуются жидкие вяжущие между тонкими слоями дорожной одежды, что иногда необходимо в дорожных одеждах традиционной конструкции. В-третьих, сохранение целостности грунта, так как при рассматриваемой технологии повреждение грунта значительно меньше по сравнению с применением обычных дорожностроительных машин и технологий. В большей части случаев операция выполняется за один проход ресайклером на пневмошинах, которые оказывают малое давление на грунт и мало деформируют его. Особенно это преимущество ценно в условиях лесов на вечной мерзлоте. В-четвертых, уменьшение продолжительности строительных работ. Современные машины для рассматриваемой технологии отличаются высокой производительностью, что существенно сокращает время строительных работ по сравнению с традиционными методами. Перечисленные преимущества делают рассматриваемую технологию наиболее привлекательной для строительства лесных дорог по критерию «стоимость/эффективность». Качество строительства определяется результатами испытаний. Прочность материала дорожного слоя оценивается с помощью лабораторных испытаний на пробах смеси, взятых при помощи кернов. Определение прочности при свободном сжатии представляет собой наиболее широко используемое испытание для оценки цементированных материалов. Некоторые методы испытаний позволяют ускорить старение, для чего образцы помещают в печь. Смешивание, укладка, уплотнение и финиширование должны быть выполнены за возможно более короткое время. Максимум 4 часа обычно отводятся для обработки цемента, начиная с момента его первого контакта с материалом до окончания уплотнения. Толщина законченного слоя проверяется физическими измерениями. Библиографические ссылки 1. Григорьев И. В., Григорьева О. И. Эффективность лесопользования в России // Энергия: экономика, техника, экология. 2016. № 5. С. 24–30. 2. Григорьев И. В. Перевозка лесоматериалов по железной дороге // Потенциал науки и образования: современные исследования в области агрономии, землеустройства, лесного хозяйства. 2019. С. 5–9. 3. Проблемы и перспективы лесозаготовительного производства в условиях районов распространения вечной мерзлоты / Г. В. Григорьев, И. Н. Дмитриева, И. В. Григорьев и др. // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 3 (51). С. 59–67. 4. Рудов С. Е., Григорьева О. И., Григорьев И. В. Эффективное восстановление лесов на вечной мерзлоте // Лесная инженерия, материаловедение и дизайн : материалы 86-й Научнотехнической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (с международным участием). Минск, 2022. С. 38–41. 86 3. Инновационные продукты, процессы и технологии в химико-лесном комплексе 5. Эффективность лесопользования в криолитозоне / С. Е. Рудов, И. В. Григорьев, О. И. Григорьева и др. // Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе : материалы международной научно-практической конференции. 2020. С. 460–463. 6. Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Рудов С. Е. Особенности взаимодействия лесных машин с мерзлотными почвогрунтами // Повышение эффективности лесного комплекса : материалы IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. 2018. С. 187–188. 7. Рунова Е. М., Гринько О. И., Григорьева О. И. Глобальные проблемы лесных пожаров 2021 г. и восстановление лесов // Комплексные вопросы аграрной науки и образования : сборник научных статей по материалам Внутривузовской научно-практической конференции, посвященной 65-летию Высшего аграрного образования Республики Саха (Якутия) и Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием в рамках «Северного форума – 2021». 2021. С. 341–348. 8. Математическая модель определения оптимального месторасположения лесных пожарно-химических станций с учётом уровня развития транспортных сетей на территории лесного фонда / Р. Н. Ковалев, И. М. Еналеева-Бандура, А. Н. Баранов и др. // Resources and Technology. 2021. Т. 18. № 4. С. 77–92. 9. Математическая модель определения эффективности доставки сил и средств пожаротушения с учетом уровня развития транспортной сети на территории лесного фонда / Р. Н. Ковалев, И. М. Еналеева-Бандура, А. Н. Баранов и др. // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 4 (52). С. 57–62. 10. Повышение эффективности тушения лесных пожаров на основе прогнозных моделей их возникновения / О. И. Гринько, О. И. Григорьева, И. В. Григорьев и др. // Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе : материалы Международной научно-практической конференции. 2020. С. 242–246. 11. Григорьева О. И. Эффективность транспортно-технологических систем для лесного хозяйства // Транспортные и транспортно-технологические системы : материалы Международной научно-технической конференции / отв. ред. Н. С. Захаров. 2018. С. 79–83. 12. Экспериментальные исследования теплового режима в слоях дорожного покрытия магистральных лесовозных дорог / А. М. Боргонутдинов, С. Е. Рудов, И. В. Григорьев и др. // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2022. № 2 (386). С. 146–158. © Зорин М. В., Куницкая О. А., 2022 87