Инновации в мостостроении

Инновационные технологии в строительстве, эксплуатации, ремонте и реконструкции транспортных сооружений

Овчинников И.Г. доктор технических наук, профессор

Дубинина С.И. кандидат технических наук

Макаров В.Н. кандидат технических наук

С 7 по 10 ноября 2007 года на базе учебного центра в городе Перевоз Нижегородской области состоялся международный симпозиум на тему «Прогрессивные технические решения и мониторинг в строительстве, ремонте и содержании мостовых сооружений».

Организатор симпозиума – Главное управление автомобильных дорог Нижегородской области при поддержке Поволжского отделения Российской академии транспорта. Симпозиум прошел на высоком научном уровне, в нем, кроме российских специалистов приняли участие специалисты из европейских стран (фирмы «Фрейссине», «Адвитам», «Аском» и другие) (Фото 0). Россию представляли такие города, как Нижний Новгород, Москва, Санкт-Петербург, Саратов, Астрахань, Сургут и другие.

Следует отметить весьма хороший прием и организацию симпозиума, в чем большая заслуга руководства ГУАД Нижегородской области и Перевозского строительного колледжа.

Фото 0. Участники симпозиума

Так как симпозиум посвящался рассмотрению вопросов применения прогрессивных технических решений и мониторинга в строительстве, ремонте и содержании мостовых сооружений, то предваряла симпозиум экскурсия на Борский мост через реку Волга (фото 1), ремонт которого недавно завершился и при его ремонте весьма широко использовались современные инновационные технологии.

Фото 1. Борский мост

Другими словами, участники симпозиума воочию познакомились с теми новыми конструктивными и технологическими решениями, которые им предстояло обсуждать. Все сделанные на симпозиуме сообщения представляют большой интерес, однако здесь для иллюстрации мы рассмотрим только некоторые из них. Более подробно с докладами, сделанными на симпозиуме можно будет ознакомиться по материалам симпозиума, который готовится к изданию.

Открыл симпозиум член Российского и международного общества механики грунтов, геотехники и фундаментостроения, кандидат технических наук, Почетный дорожник России Сергей Иванович Дубина – заместитель директора по производству и инновациям ГУ автомобильных дорог Нижегородской области.

Он представил участников симпозиума, сделав акцент на то, что эти участники специально отбирались, в силу своей известности в области эффективного применения новых технологий при строительстве, ремонте, эксплуатации мостовых сооружений, отметил важное значение симпозиума для многих организаций, заинтересованных в прогрессе дорожно-мостового строительства.

Фото 2. Локальные разрушения покрытия мостового полотна

Фото 3. Разрушение тротуаров, барьерного и перильного ограждения

Фото 4. Разрушение защитного слоя ригелей

Переходя непосредственно к теме своего выступления «Современные технологии и материалы, примененные при ремонте моста через Волгу на автомобильной дороге Нижний Новгород – Шахунья – Киров». он сначала перечислил дефекты, которые существовали на мостовом сооружении ко времени начала ремонта и сильно затрудняли его эксплуатацию (Фото 2,3,4). При использовании обычных «классических» технологий ремонт этого сооружения мог бы затянуться на годы, и только использование современных и материалов и технологий позволило, не прекращая движения, произвести ремонт весьма сложного двухуровневого мостового сооружения в кратчайшие сроки и с высоким качеством. Было произведено удаление всех слоев дорожной одежды с удалением слабого бетона выравнивающего слоя (фото 5, 6), удаление слабого армированного бетона плиты проезжей части, демонтаж тротуарных плит, разборка деформационных швов, демонтаж кабельного коллектора, демонтаж барьерного ограждения, разборка монолитного цоколя под барьерным ограждением (фото 7). Затем выполнялся ремонт плит проезжей части специальными составами «EMACO» и «NANOCRETE» с армированием защитного слоя, устраивался выравнивающий слой бетоном на цементе «MACFLOW» (фото 8), настилалась георешетка «Хателит», укладывалась гидроизоляция «Технониколь» (фото 9). Далее укладывался слой литого асфальтобетона (фото 10), поверх которого укладывался слой щебеночно-мастичного асфальтобетона (фото 11), который укатывался катками. Для восприятия перемещений пролетных строений устраивались деформационные швы «THORMA JOINT» (фото 12) и «MAURER D80» (фото 13). Устанавливалось барьерное ограждение и устраивалось покрытие тротуаров с использованием композиционных материалов (фото 14), производилась окраска металлоконструкций моста и установка оцинкованных мачт освещения и высокоэффективных светильников (фото 15). На фото 16 показан отремонтированный мост.

Фото 6. Удаление защитного слоя специальными фрезами

Фото 7. Разборка монолитного цоколя под барьерным ограждением

Фото 15. Установка оцинкованных мачт освещения и высокоэффективных светильников

Фото 16. Отремонтированный Волжский мост

При ремонте этого моста были применены следующие инновационные материалы и технологии: геосинтетические материалы (армосетка), литой асфальтобетон на полимерно-битумном вяжущем, щебеночно-мастичный асфальтобетон, безусадочные быстротвердеющие сухие бетонные смеси EMACO®, химические анкерные крепления ITH 380PE фирмы SORMAT, композиционные материалы для устройства покрытия тротуаров, деформационные швы «MAURER» и «THORMA JOINT». Применение вышеуказанных материалов позволило при малой продолжительности ремонта обеспечить высокое качество работ и требуемую долговечность мостового сооружения.

В связи с существенной перегрузкой статической нагрузкой моста (дорожная одежда мостового полотна достигала по толщине 20 см и более и состояла из двух, а в отдельных местах и трехслойной конструкции из асфальтобетона типа А марки 1) было принято решение об отказе устройства нижнего слоя покрытия из плотной асфальтобетонной смеси типа Б марки 1, предварительно принятого проектом. Кроме того, используемый в смесях ранее битум марки БНД 60/90 не был устойчивым к температурным воздействиям Нижегородского региона (показатели температуры размягчения по кольцу и шару, используемого битума + 47° С, температуры хрупкости по Фраасу -17° С, что соответствовало требованиям ГОСТ 22245-90, в то время как максимальная (с учетом отражающей способности солнечной радиации — альбедо-асфальтобетона) и минимальная расчетная температура дорожно-климатических условий Нижнего Новгорода имеют значения, соответственно, + 70 С и -30° С.

Следует также отметить, что из-за разрушения практически всех деформационных швов на мосту и слабой устойчивости к старению битума и, как следствие этого, — образования сетки трещин на покрытии, его шелушения и выкрашивания — произошло попадание влаги в армобетонный защитный слой плиты проезжей части и последующее его разрушение.

Все перечисленные выше факты, привели к образованию колеи до 15 см и выше, а также к большим сдвигам на участках торможения и разгона большегрузного транспорта.

Поэтому, для решения возникших проблем, был назначен защитный слой плиты проезжей части моста из литого асфальтобетона, который помимо дополнительной гидроизоляции (основная гидроизоляция по выравнивающему слою была выполнена из «Техноэластомост-С») должен выполнять функции распределения и, в какой-то мере, гашения динамической нагрузки от движущегося автомобильного транспорта.

С этой целью был применен литой асфальтобетон на полимерно-битумном вяжущем ПБВ-60 с назначенными физико-механическими свойствами по критерию соответствия температуры размягчения и температуры хрупкости соответствующим расчетным их значениям для конкретного региона (зоны), указанных выше. В результате лабораторного подбора для заданных природно-климатических условий и петрографического состава используемых в каменных материалах на ООО «Битумное производство» (г. Кстово) был организован выпуск полимерно-битумной композиции ПБВ-60 с температурой размягчения + 93°С и температурой хрупкости — 30°С, кинематической вязкостью около 300 мм 2 /сек. и хорошей устойчивостью к старению, оцениваемой изменением температуры после прогрева равной + 4° С, а также адгезией на уровне хемосорбционных связей поверхностного слоя каменных материалов и битумной композиции.

Таких показателей удалось достичь при использовании битума БНДУ 60/70 по ТУ 0256-003-13917007-2006, небольшого количества полимерной добавки «Licomont BS-100» и соответствующем количестве пластификатора (индустриального масла И-40), обеспечивающих высокую трещиностойкость и сдвигоустойчивость конструкции защитного слоя.

Здесь следует заострить внимание на более узком интервале по маркировочному показателю пенетрации при + 25°С модифицируемого битума БНДУ 60/70 и более жестких требованиях по другим показателям качества. Узкий интервал пенетрации — это прежде всего залог высокой стабильности показателей качества битума, высокой однородности асфальтобетонных смесей и, следовательно, повышения качества покрытий и их долговечности. В нашем случае сужение интервала пенетрации до 9 единиц (70-61) позволяет значительно снизить коэффициент вариации и уменьшить отклонение фактических показателей физико-механических свойств асфальтобетонов от их минимально- возможных значений в 2 и более раза для всех типов смесей. Высокий интервал работоспособности рассматриваемого битума БНДУ 60/70 (не менее 70°С) обусловливает повышенные сдвигоустойчивость и трещиностойкость асфальтобетонного покрытия даже без его модификации. В настоящее время проводится работа по расширению перечня показателей качества данного битума и, прежде всего, его структурно-механических свойств, характеризующих когезионную прочность.

Для обеспечения хорошего сцепления битумной композиции с поверхностью каменных материалов, при ее приготовлении вводилась адгезионная добавка «Техпрогресс-1» в количестве 0,5% от массы вяжущего.

В настоящее время разработана и внедряется новая адгезионная добавка «АФТИСОТДОР» которая действует за счет образования циклических продуктов присоединения, представляющих собой многоосновные мононенасыщенные карбоновые кислоты, не содержащие сопряженные двойные связи. Данная добавка значительно устойчивее к окислению по сравнению с существующими аналогами ПАВ. Испытания показали, что при выдерживании образца битумного вяжущего в термокамере в течение 90 часов при температуре +150°С не изменили качественных параметров битумной пленки, она осталась равномерной, однородной и блестящей по всей поверхности каменного материала, то есть клеящая способность вяжущего осталась хорошей. В то время как образцы битума с адгезионными добавками «Дорос-АП» и «Амдор-9» выдержали это испытание до 10 и 70 часов соответственно. После чего битумная пленка сошла полностью или частично, задерживаясь на отдельных частях испытуемого образца.

Верхний слой покрытия мостового полотна был устроен из полимерно-щебеночно-мастичного асфальтобетона ПЩМА-15, где, как и в литом асфальтобетоне, выбор битумной композиции осуществлялся по принципу соответствия региональным дорожно-климатическим условиям.

При этом, физико-механические показатели испытуемого ПБВ-60 в этом покрытии находятся в полном соответствии с рекомендуемыми их значениями по ГОСТ Р 52056-2003, а показатели температуры размягчения по КиШ и температуры по Фраасу +73 о С и -27 о С соответственно, превосходят их.

Для обеспечения надлежащей адсорбции ПБВ на поверхности минерального материала (узких фракций щебня, песка из отсевов дробления изверженных горных пород) и образования неразрушающихся связей при длительном воздействии влаги, а также приготовления на основе этого минералорганического вещества (асфальтового вяжущего) ПЩМА с требуемыми плотностью, прочностью и долговечностью, использовался минеральный порошок в бинарном отношении (битум/минеральный порошок) равном 0,45. 0,60.

В то же время, большое внимание уделялось однородности полимерно-щебеночно — мастичной асфальтобетонной смеси и сохранности всех необходимых свойств ПБВ-60, приготавливаемого на базе ООО «Техпрогресс» г. Тула. В связи с большой длительностью транспортировки указанного ПБВ-60 (около 10 часов) она осуществлялась в специальных битумовозах, оборудованных элементами нагрева вяжущего и битумными насосами с остановками через каждые 2. 3 часа и перемешиванием ПБВ циркуляцией насосов на себя и соответствующей проверкой показателей его свойств требованиям стандартов ГОСТ Р 52056 – 2003г. после прибытия на асфальтобетонный завод.

Так как предполагается разработка автоматизированной системы управления технико-эксплуатационным состоянием мостовых сооружений Нижегородской области, то был рассмотрен опыт применения автоматизированной системы управления технико-эксплуатационным состоянием на примере моста Рион — Антирион через Ионическое море.

С сообщением на эту тему выступил главный инженер проекта французской фирмы «Адвитам» Александр Шаперон.

Он отметил, что фирма «ADVITAM», филиал объединения «Фрейссине», разработала методику экспертизы и уникальную в своей области систему надзора, управления, технического содержания и инструментального оснащения сооружений.

Поддержание здорового состояния конструкций обеспечивается работами по техническому обслуживанию и ремонту. Для оптимизации этого процесса, эти работы определяются уже на стадии строительства и становятся частью долгосрочного управления. Но эффективность долгосрочного управления снижается из-за недостатка информации о реальном состоянии конструкций, что влечет за собой увеличение стоимости технического обслуживания по причине излишне активных действий, или недостаточно целенаправленных, или, иной раз, выполняемых в срочном порядке. Такие действия не обеспечивают гарантий заказчику и не освобождают управляющие структуры от «неприятных сюрпризов» и, в конечно итоге, от уязвимости конструкции, которой можно было бы управлять, воздействуя на ее причины.

Роль «ADVITAM» состоит в том, чтобы предоставить управляющей структуре эту информацию в нужный момент, для принятия превентивных мер в лучших условиях. Эта цель в основном достигается благодаря двум дополнительным системам: инструментальному оснащению конструкции (постоянные данные о сооружении); руководству по обследованию и техническому обслуживанию (точечные обследования и контроль, превентивный анализ и обслуживание).

Существующие и вновь создаваемые сооружения, какими бы величественными они ни были, подвержены старению, разрушению и воздействию природных явлений, сила которого возрастает тем больше, чем сложнее и масштабнее сама конструкция. Принимая во внимание тот факт, что требования к долговечности подобных объектов все более и более ужесточаются, а расчетный срок эксплуатации в 100 лет становится на сегодня нормой, проблема старения материалов выходит на первый план.

Анализ рисков является отправной точкой интеграции процесса старения в стратегию долгосрочного управления объектом. Конструкция подвергается анализу в ее проектном состоянии. «ADVITAM» разработал методику, основанную на технологиях анализа промышленных рисков. Этот метод позволяет оценить совокупность рисков, которые потенциально могут повлечь за собой старение сооружения, и классифицировать их по шкале критичности. Каждый критичный риск становится затем предметом разработки стратегии оптимального управления. Для каждого элемента конструкции, учитываются только факторы, действительно влияющие на его старение, что позволяет определить необходимые и достаточные способы наблюдения и разработать пакет превентивных мероприятий. Непредвиденные риски, возникающие в ходе эксплуатации, такие как повреждения, причиняемые транспортными средствами, или риски, связанные с проведением работ по реконструкции сооружения, также анализируются и учитываются в проекте управления объектом. В случае, когда традиционных мер контроля не достаточно для управления рисками, анализ этих рисков приводит к пониманию необходимости в инструментальном оснащении объекта, что в дальнейшем влечет за собой точное определение системы приборного оснащения объекта для наблюдения за его состоянием. Поскольку каждый датчик такой системы предназначен для ответа на определенную потребность, использование получаемых таким образом данных осуществляется в логических пределах, что позволяет избежать перенасыщения данными. Такой совокупный подход обеспечивает предоставление организации, управляющей данным объектом, полноценной и логичной информации.

Система наблюдения за конструкцией моста Рион — Антирион в Греции и окружающей средой была разработана и установлена фирмой «ADVITAM» и основана на проработке рисков, осуществленной совместно проектировщиком, генподрядчиком и эксплуатирующей организацией.

Мостовой переход между двумя городами Рион и Антирион, лежащими на противоположных берегах Коринфского пролива, состоит из главного моста протяженностью 2252 м и шириной 27,2 м и двух подходных мостов длиной соответственно 392 и 239 м. каждый на «своем» берегу пролива. Главный мост расположен на площадке с исключительными характеристиками: глубина воды 65 м. большая толщина слабых грунтов на дне пролива (скальный грунт залегает, возможно, на глубине, превышающей 500 м от уровня поверхности дна), высокая сейсмическая активность с замедленными, но мощными тектоническими перемещениями. Безусловно, если бы каждое из перечисленных обстоятельств действовало в отдельности, проектирование моста не вызвало бы особых сложностей, однако совместное их воздействие заставило прибегнуть к вполне нетрадиционным решениям. Ввиду того, что сейсмическая активность на площадке чрезвычайно высока, становится очевидным, что потенциальное землетрясение приведет к возникновению неблагоприятных сил взаимного воздействия грунта и конструкции, независимо от местоположения опор моста. Ввиду того, что эти большие по величине силы должны быть восприняты слоями слабого грунта, возведение фундамента опоры любого типа при глубине воды более 60 м вызывало причины для серьезного беспокойства.

Фото 17. Общий вид главного моста

Принимая во внимание диапазон возможных воздействий на сооружение, необходимо было определить длину пролетов главного моста таким образом, чтобы по возможности сократить число промежуточных опор, размещаемых непосредственно в проливе. Естественно, что при выполнении этого условия выбор проектировщиков должен бы пасть на применение схемы висячего моста. Однако проблема общей неустойчивости основного наклонного массива на антирионском берегу исключала такое решение с самого начала концептуальной разработки общей схемы. В итоге был выбран вариант вантового моста с тремя центральными пролетами длиной 560 м каждый и двумя боковыми по 286 м .

Соответствующие четыре промежуточные опоры опираются на большие круговые бетонные фундаментные плиты диаметром 90 м и высотой 65 м. которые распределяют на грунт все силы, действующие на опору. Несущая способность слабого и неоднородного грунта ниже фундаментной плиты была повышена путем погружения в грунт большого числа свай из стальных труб длиной от 25 до 30 м. диаметром 2 м. толщиной стенки 20 мм. забитых равномерно по площади с расстоянием 7- 8 м между ними. Поверху голов свай отсыпан специально подобранный по фракциям слой щебня, обеспечивающий распределение нагрузки от фундаментной плиты к упрочненному подобным образом грунту основания.

Пролетное строение представляет собой сталежелезобетонную конструкцию шириной 27,2 м. состоящую из железобетонной плиты толщиной от 25 до 35 см. опертую на две продольные стальные двутавровые главные балки высотой 2,2 м. через каждые 4 м соединенные поперечными балками. Пролетное строение неразрезное на всю длину моста с деформационными швами на его концах. Оно подвешено на 8 «треугольниках» вант — по 23 парных ванты в каждом. Пролетное строение в продольном направлении ничем не стеснено и без каких-либо усилий воспринимает деформации, вызванные температурными и сейсмическими воздействиями. При этом деформационные швы в условиях нормальной эксплуатации допускают перемещения концов на 2,5 м. a в случае действия экстремальной сейсмической нагрузки — до 5 м .

Основными задачами наблюдения являлось предупреждение ветровых воздействий и оценка поведения моста в обычных условиях эксплуатации и во время землетрясения. Оно также предоставляет данные, используемые для превентивного технического обслуживания объекта.

Все датчики и измерительная сеть разработаны и установлены так, чтобы выдерживать агрессивные воздействия окружающей среды. На объекте и его береговой части в совокупности было 90 точек измерения, представляющих 330 индивидуальных каналов, которые подсоединены к 4 автономным системам сбора информации, соединенным между собой и с компьютером наблюдения при помощи оптоволоконной сети. Программное обеспечение наблюдения обеспечивает дополнительную экспертизу, сбор и хранение, временную систематизацию, автоматическое редактирование отчетов, параметрирование порогов и наружное оповещение при помощи четкой и простой визуализации.

Фото 18. Метеорологические измерения на мосту. В целом установлено свыше 200 датчиков пятнадцати типов для постоянного наблюдения. Доступ к данным возможен через Интернет.

Кроме того, Александр Шаперон остановился на работе фирмы «ADVITAM» по аудиту объектов мостового хозяйства Болгарии, сеть автодорог которой имеет протяженность 19 100 км и включает в себя дороги различных категорий (национальные, региональные и местные). Эта сеть включает в себя также около 1500 мостов с пролетом свыше 20 метров и 2500 мостов с пролетом, длина которого менее 20 метров. В 2003 году Национальное Дорожное Агентство Болгарии остановило свой выбор на фирме «ADVITAM» с целью проведения аудита всей совокупности объектов дорожной сети, разработки и установки системы управления объектами, адаптированной к национальной сети. В рамках проекта предполагалось использование системы ScanPrint® для проведения обследования, технического обслуживания и управления объектами. Система ScanPrint® была выбрана в связи с тем, что она достаточно гибкая для того, чтобы непосредственно интегрировать специфические нормы, адаптировать ее для организации управления, а также достаточно мощная для того, чтобы обеспечить управление в масштабах всей страны. Таким образом, сохранялись нормы и правила, которые удовлетворяли потребностям на 2003 год, в то время как прочие подлежали ревизии перед их интеграцией в систему.

Было предусмотрено 9 фаз: 1) инвентаризация существующей информации (объекта с пролетом свыше 20 м ); 2) подготовка рутинных обследований; 3) проведение рутинных обследований; 4) анализ и составление отчетов по обследованиям; 5) подготовка детальных обследований; 6) проведение детальных обследований; 7) составление проектов технического обслуживания; 8) техническое обслуживание и восстановление сети; 9) повторение первых 8 фаз для объектов с пролетом менее 20м.

В результате проведенной работы болгарская администрация обладает:

• взаимосвязанной базой данных, содержащей сопоставимую информацию на 4000 объектов сети;

• системой управления объектами, позволяющей легко отслеживать общенациональный график обследований и циклы технического обслуживания;

• подготовленными и автономными бригадами инспекторов;

• программным обеспечением и методологией, помогающими в принятии решения в отношении точно выверенных мер по техническому обслуживанию с учетом их приоритетов, при этом взаимосвязи между дефектами, имеющимися в наличии в базе, и стоимостью соответствующих мер по техническому обслуживанию осуществляются автоматически;

• системой общей оценки сети и действий, осуществленных в рамках плана по техническому содействию и восстановлению.

Заведующий кафедрой «Мосты и транспортные сооружения» Саратовского государственного технического университета, заслуженный деятель науки РФ, академик Академии Транспорта РФ, член Американского общества Гражданских инженеров (ASCE), Международной Ассоциации по мостам и конструкциям (IABSE), Международного союза исследовательских лабораторий и экспертов по материалам и конструкциям (RILEM), доктор технических наук, профессор Овчинников Игорь Георгиевич и эксперт Академии Транспорта РФ, кандидат технических наук Макаров Владимир Николаевич выступили с сообщением: «Прогрессивные технологии устройства мостового полотна (дорожной одежды, деформационных швов, гидроизоляции), опорных частей, антикоррозионной защиты в современных мостовых сооружениях», однако их сообщение было гораздо шире приведенного названия.

Они отметили, что Федеральный закон 184 ФЗ «О техническом регулировании…» и его Изменения 65 ФЗ требуют соответствия принимаемых решений современному уровню научно – технического развития дорожно – мостового комплекса, что должно подталкивать и заказчиков и подрядчиков внедрять инновационные решения.

Но анализ структуры стоимости мостовых объектов за рубежом и у нас показывает следующее:

• за рубежом: 70% стоимости составляет заработная плата, а 30% — материалы и технологии; поэтому внедрение новых, даже в 2 раза более дорогих, инновационных материалов и технологий, если это снижает в 2 раза зарплату – оправдано, ибо в целом уменьшает стоимость объекта.

• в России: 20% стоимости составляет заработная плата, а 80% — материалы и технологии. Следовательно, при такой структуре стоимости объекта внедрение более совершенных, но и более дорогих инновационных материалов и технологий затруднено.

Где же выход? А выход заключается в том, что нужно найти такие узлы (болевые точки) транспортных сооружений, стоимость которых в общей стоимости сооружений невелика, но их влияние на потребительские свойства сооружений (и особенно на долговечность) велико.

Авторы полагают, что к таким «болевым точкам транспортного сооружения» можно отнести:

• квалификацию специалистов (знание ими инновационных технологий);

• дорожную одежду мостового полотна,

• гидроизоляцию,

• деформационные швы,

• опорные части,

• антикоррозионную защиту,

• проект эксплуатации,

• прочностной мониторинг.

Рассматривая вопрос о подготовке квалифицированных специалистов с учетом действия ФЗ 184 «О техническом регулировании» следует заметить, что ранее транспортные сооружения, кроме внеклассных мостов, возводились по типовым проектам. В результате целые поколения заказчиков, проектировщиков и строителей были воспитаны на принципах привязки типовых решений к местным условиям, а у всех инженерных служб творческое начало было сведено к минимуму. Причем основным в деятельности инженерных служб стало строгое соблюдение нормативных документов, СНиП, в которых было прописано, что нужно делать и как нужно делать. При этом типовые проекты не пересматривались десятилетиями и новые достижения науки в области мостостроения или не внедрялись в практику мостостроения или внедрялись с большим трудом и на момент внедрения устаревали морально. Подготовка же специалистов в вузах основывалась на изучении принципов типового проектирования.

ФЗ 184 и его изменения требуют нового подхода к подготовке специалистов, так как одним из принципов технического регулирования является соответствие принимаемых технических решений уровню научно-технического развития соответствующей отрасли. Это должно направить деятельность служб заказчиков (в первую очередь) и проектных организаций на постоянное непрерывное изучение всей непрерывно изменяющейся информации о новых конструктивных решениях, материалах и технологиях, то есть требует постоянно проводить патентный поиск. Заказчику необходимо перенацелиться на проектные работы, а службы заказчика уже сейчас могут и должны разрабатывать технические задания с учетом требований закона «О техническом регулировании» (применение технических решений, соответствующих современному уровню научно-технического развития), для чего необходимо изучить новейшие достижения (в том числе проведя и патентный поиск) и в заданиях на проектирование ставить эти задачи. Заключения о соответствии продукции дорожно-мостовой отрасли означенным требованиям должны давать вузы, имеющие соответствующие кафедры. Такой подход заставит повысить свой квалификационный уровень и преподавателей вузов, и студентов, привлеченных к этой работе. Эти же кафедры вузов могут составлять квалифицированные задания на проектирование, поскольку эти задания становятся не формальной бумагой с перечислением нормативных документов, как сейчас, а, в свете положений закона «О техническом регулировании», должны содержать в себе творчески увязанные с реалиями местности самые передовые достижения науки.

Это, позволит: — довести уровень проектов и проектных организаций до современных требований и сделать их конкурентоспособными не только на внутреннем рынке; — подтянуть состояние подрядных дорожно-мостовых организаций до современных требований; — повысить уровень преподавания технических профильных дисциплин с включением в них анализа современных научно-технических достижений; — участие студентов в этой работе позволит готовить и выпускать специалистов, востребованных современным рынком труда.

Для устранения первой болевой точки – повышения квалификации специалистов в мостовой отрасли — на кафедре «Мосты и транспортные сооружения» Саратовского государственного технического университета была разработана специальная Программа повышения квалификации «Совершенствование конструктивно-технологических решений при проектировании, строительстве и эксплуатации транспортных сооружений», включающая следующие вопросы:

1. Современные нормативные документы.

1.1. Федеральный закон о техническом регулировании и особенности его применения в области транспортного строительства. Потребительские свойства транспортных сооружений. Типовое и индивидуальное проектирование. Достоинства и недостатки. Необходимость применения современных методов проектирования, расчета, конструирования с применением новых материалов. О подготовке современных специалистов в условиях действия ФЗ 184 «О техническом регулировании».

1.2.Отраслевые дорожные нормы по применению закона о техническом регулировании и разработке соответствующих документов. Особенности новых нормативных документов. Нормирование и подтверждение соответствия в условиях технического регулирования. Необходимые и достаточные условия подготовки качественной проектной документации Возможность использования существующих (рекомендательных) нормативных документов.

2. Современные конструкции и материалы.

2.1. Современные конструкции дорожных одежд на мостовых сооружениях.

Используемая терминология. Современные требования к дорожным одеждам на мостовых сооружениях (интенсивность движения, температурный диапазон). Существующие конструкции дорожных одежд на мостах, их особенности и недостатки. Дефекты существующих конструкций дорожных одежд. Общие принципы конструирования дорожных одежд на мостовых сооружениях.

Основные типы дорожных одежд нового типа на мостовых сооружениях (с применением литого асфальтобетона, с применением серного бетона, с применением нового материала БИТРЭК, с применением щебеночно-мастичных смесей). Преимущества дорожных одежд нового типа. Современные конструкции дорожных одежд на железобетонной плите проезжей части мостов. Современные конструкции дорожных одежд на ортотропной плите проезжей части мостов. Материалы для современных конструкций дорожных одежд и требования к ним. Технологии устройства современных конструкций дорожных одежд по железобетонной плите проезжей части мостов. Технологии устройства современных конструкций дорожных одежд на ортотропной плите проезжей части мостов. Показ фильма по устройству современных дорожных одежд на мостовых сооружениях. Технологии ремонта современных конструкций дорожных одежд на мостовых сооружениях. Обобщение имеющегося опыта устройства и эксплуатации современных типов дорожных одежд. Тонкослойные полимерные покрытия проезжей части на металлических мостах с ортотропной плитой.

2.2. Современные конструкции деформационных швов на мостовых сооружениях

Общие сведения о типах деформационных швов. Анализ поведения, дефекты и повреждения существующих типов деформационных швов. Воздействия на деформационные швы мостовых сооружений. Требования к деформационным швам. Деформационные швы как элементы системы защиты мостового сооружения от внешних воздействий. Методология подбора деформационных швов для мостовых сооружений. Примеры подбора швов. Рекомендации по подбору деформационных швов. Современные типы деформационных швов. Материалы для деформационных швов. Каталог деформационных швов. Сайт по деформационным швам и его использование. Испытания деформационных швов. Технология монтажа современных деформационных швов. Рекомендации по установке деформационных швов. Особенности конструкции деформационных швов в подземных переходах тоннельного типа и в тоннелях. Особенности технологии монтажа и ремонта деформационных швов с учетом реальных условий их эксплуатации. Щебеночно-мастичные деформационные швы и их применение.

2.3. Современные конструкции опорных частей на мостовых сооружениях

Общие сведения о типах опорных частей. Анализ поведения, дефекты и повреждения существующих типов опорных частей. Подбор опорных частей. Особенности установки и эксплуатации опорных частей. Особенности монтажа больших опорных частей. Обобщение опыта по применению обычных и современных деформационных опорных частей. Методы обеспечения сейсмобезопасности на мостах. Демпфирующие устройства на мостовых сооружениях, сейсмогасители. Их виды и особенности применения. Проблемы строительства в зонах повышенной техногенной вибрации.

2.4. Современные гидроизоляционные материалы. Их характеристики и особенности применения. Защита сооружений от воды и влаги (принципы, материалы, технологии). Влияние гидроизоляционной системы на состояние транспортных сооружений. Гидроизоляционные материалы фирмы «Технониколь» и других фирм и особенности их применения.

2.5. Современные материалы для укрепительных работ. Современные геосинтетические материалы, сетки, маты. Их характеристики и особенности применения. Geolon — высокопрочный геотекстиль (геоткань). Геокаркас — объемная георешетка для укрепления грунтов. Современный опыт строительства автодорог на болотах. Технология возведения и конструкции подпорных стен и устоев мостов из армогрунтовых элементов. Армирование асфальтобетонных покрытий: материалы, результаты, проблемы

2.5. Современные конструкции барьерных ограждений. Требования к ним, их конструкция. Методические рекомендации по применению барьерных ограждений. Особенности требований к ограждающим устройствам и их конструкции на магистральных автодорогах. Новые конструкции ограждающих устройств. Перильные ограждения. Требования к ним. Конструкции перильных ограждений и особенности их проектирования.

2.6. Шумозащитные экраны на транспортных сооружениях и подходах к ним. Требования к их конструкции и расчет. Виды шумозащитных экранов и особенности их применения. Экраны над мостами. Экраны на пешеходных мостах. Архитектура шумозащитных экранов. Вентиляция и мойка шумозащитных экранов.

2.7. Освещение на транспортных сооружениях. Новые типы опор и осветительного оборудования. Особенности проектирования осветительных опор на мостах с учетом вибрационных воздействий

2.8. Водоотвод на транспортных сооружениях и подходах к ним. Необходимость устройства лотков, водоотводных трубок и других приспособлений. Водоотвод при больших уклонах проезжей части. Обеспечение экологических требований.

2.9. Высокопрочные бетоны. Их свойства и особенности применения. Современные композитные и полимерные материалы в дорожном и мостовом строительстве. Примеры их применения. Фибробетоны. Их свойства и особенности применения. Арматура для фибробетона. Хаотическое и направленное армирование. Проблемы долговечности бетонных и железобетонных конструкций в современном строительстве. Опыт строительства мостов с использованием фибробетона. Повышение трещиностойкости и долговечности бетонных и железобетонных транспортных сооружений путем применения новых конструкций оснастки, способов бетонирования; технологические приемы регулирования термонапряженного состояние монолитных транспортных сооружений.

3. Современные конструкции мостовых сооружений

3.1. Новые типы конструкций пролетных строений. Металлические пролетные строения. Особенности конструкций пролетных строений на мостах через Волгу, Сургутском вантовом и Ханты — Мансийском через Иртыш, Санкт-Петербургском через Неву. Особенности надвижки пролетных строений в современных условиях. Использование шпренгельных систем. Сталежелезобетонные пролетные строения. Особенности их конструкции.

3.2. Современные конструкции мостовых опор. Их виды, архитектура, особенности применения. Опоры для висячих и вантовых мостов. Опоры для виадуков.

3.3. Современные конструкции фундаментов опор мостовых сооружений. Основные тенденции их конструирования и расчета. Современные технологии устройства фундаментов. Машины и механизмы для устройства оснований и фундаментов опор мостов (на забивных сваях, на буронабивных сваях). Примеры устройства фундаментов на мостах через Волгу, Обь, Юганскую Обь и другие реки.

3.4Примеры современных мостовых сооружений. Мост Акаши-Кейко в Японии, мост Рион — Антирион, мосты Европы, Азии, Америки, России. Показ фотографий и слайдов о современных мостах с краткой информацией о них. Показ фильмов про современные мосты (вантовый мост Рион – Антирион, висячий мост Акаши-Кейко, виадук Мийо, другие современные мосты).

4. Коррозия и защита от коррозии мостовых сооружений.

4.1. Коррозия металлических пролетных строений. Виды коррозии и особенности ее воздействия на металлические мостовые конструкции. Прогнозирование коррозионных повреждений мостовых сооружений. Способы уменьшения коррозионного воздействия. Обеспечение продуваемости пролетных строений. Слитность. Коррозионное растрескивание мостовых металлоконструкций, его особенности и прогноз развития. Существующие рекомендательные нормативные документы по коррозии сооружений.

4.2. Защита от коррозии металлоконструкций транспортных сооружений. Окраска как способ предотвращения коррозии. Стандарты противокоррозионной окраски. Очистка и подготовка поверхности. Адгезионная окраска. Временная грунтовка. Устройства и методы окрашивания для предотвращения коррозии. Типы красок. Системы окраски при первичной и ремонтной окраске. Затраты и экономичность противокоррозионного окрашивания. Качество работы по защите поверхности от коррозии. Охрана труда и окружающей среды. Технологический регламент по антикоррозионной защите металлоконструкций мостовых сооружений. Контроль и приемка лакокрасочных покрытий. Проект производства работ по окраске мостовых металлоконструкций.

4.3. Коррозия железобетонных конструкций транспортных сооружений (карбонизация, хлоридная коррозия, электрокоррозия, сульфатная коррозия). Примеры коррозионных повреждений железобетонных мостовых конструкций. Агрессивные среды и особенности их воздействия на железобетонные мостовые конструкции. Источники появления агрессивных сред, влияющих на мостовые конструкции. Механизм коррозионного повреждения мостовых железобетонных конструкций в случае хлоридной коррозии.

4.4. Защита от коррозии железобетонных транспортных сооружений. Рекомендации по защите поверхностей бетонных и железобетонных конструкций способом пропитки при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог и искусственных сооружений. Защита от коррозии железобетонных элементов моста через р. Волгу.

5. Диагностика транспортных сооружений.

5.1. Правила и методика обследования и испытаний мостов, используемые приборы и оборудование. Проведение статических и динамических испытаний. Особенности технической диагностики железобетонных мостов.

5.2. Дефекты и повреждения мостовых сооружений. Особенности их развития и диагностики. Влияние дефектов и повреждений на прочность, жесткость и долговечность мостовых сооружений. Пример анализа дефектов Шлюзового моста в Балаково. Причины недостаточной долговечности отечественных мостов. Методы обследования оснований и фундаментов при реконструкции и ремонте мостов.

5.3. Базы данных и информационно-поисковые системы, их виды и особенности. Информационно-поисковая система «МОНСТР», автоматизированная информационная система АИС ИССО их особенности и примеры использования. Экспертные системы по оценке состояния мостовых сооружений.

6. Ремонт мостовых сооружений.

6.1 .Основные конструктивные решения по ремонту, капремонту и реконструкции мостовых сооружений. Основные конструктивные решения по уширению и усилению пролетных строений, по уширению и усилению опор и фундаментов. Способы реконструкции сталежелезобетонных мостов.

6.2. СВСиУ, применяемые при строительстве и ремонте мостов (шпунты, подмости, понтоны и т.д.). Мероприятия по технике безопасности в проектах строительства и ремонта мостовых сооружений. Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций и защите окружающей природной среды в проектах по строительству и ремонту мостовых сооружений.

6.3. Современные монолитные железобетонные конструкции, оснастка и опалубка для их изготовления. Фильм о применении опалубки «Пери».

7. Водопропускные трубы на автомобильных дорогах. Типовые конструкции водопропускных труб. Характерные дефекты и повреждения водопропускных труб. Методика диагностики водопропускных труб и оценки их эксплуатационного состояния. Способы ремонта и усиления водопропускных труб. Современные конструкции водопропускных труб. Арочные трубы. Гофрированные трубы. Особенности расчета, конструкции и устройства современных водопропускных труб. Опыт проектирования и строительства металлических гофрированных структур большого диаметра и возможности их применения при тоннельном строительстве.

8. Обеспечение долговечности транспортных сооружений на стадии проектирования.

Применение новых конструктивных решений при проектировании мостовых сооружений. Мониторинг мостовых сооружений в процессе эксплуатации. Виды мониторинга и необходимое приборное и информационное обеспечение. Непрерывный мониторинг состояния мостов. Мониторинг процесса продольной надвижки пролетных строений моста через реку Волгу у села Пристанное Саратовской области Разработка и реализация проектов эксплуатации мостовых сооружений. Структура проекта эксплуатации. Особенности различных типов проектов эксплуатации. Совершенствование проектов содержания больших мостов.

9. Научные исследования в сфере транспортного строительства. Инновационные решения в мостостроении. О путях развития мостостроения в Российской Федерации. Научное обеспечение транспортного строительства в мегаполисах.

10. Аварии транспортных сооружений. Аварии мостов на Юге России в 2002 году. Авария путепровода в Екатеринбурге. Аварии при надвижке пролетных строений.

11. Применение современных информационных технологий в области транспортного строительства. Дорожно-мостовые сайты и их использование для решения возникающих задач.

Далее в докладе И.Г. Овчинникова и В.Н. Макарова были рассмотрены и другие «болевые точки» мостовых сооружений.

Было отмечено, что при устройстве дорожных одежд (мостового полотна) на ортотропных плитах существовало 3 тенденции: 1) создание многослойной дорожной одежды (мостового полотна) на битумах с улучшенным качеством, с применением рулонных гидроизоляционных материалов, устройство которой позволяло использовать местную сырьевую базу и обходиться имеющимся парком машин и механизмов; 2) создание многослойной дорожной одежды (мостового полотна) с применением рулонных гидроизоляционных материалов: отечественных (изофлекс, изопласт, мостопласт, поликров, техноэластмост) и зарубежных (Битутен-Битушилд, Сервидек-Сервипак, Кебуфлекс-Конипокс); 3) создание многослойной дорожной одежды (мостового полотна) с применением для гидроизоляции полиуретановых смол или эпоксидных компаундов.

Далее было показано, что наиболее эффективным решением в настоящее время является создание многослойной дорожной одежды (мостового полотна) с применением литого асфальтобетона на основе полимербитумных вяжущих. Такое решение применено при устройстве дорожной одежды на мосту через Волгу у села Пристанное Саратовской области и оно успешно эксплуатируется без ремонта более 9 лет (фото 19).

При устройстве дорожной одежды с применением литого асфальтобетона решались следующие задачи:

  • определялось качество исходных материалов;

Фото 19. Конструкция дорожной одежды (послойный вид)

    определялся количественный состав материалов смеси для различных слоев мостового полотна; решались задачи по проектированию и подбору смеси; определялась дозировка составляющих литого асфальтобетона; была разработана технология изготовления компонентов дорожной одежды (мостового плотна) и доставки смеси на место укладки; был выполнен оптимальный подбор машин, механизмов, оборудования и инвентаря, используемых для приготовления, доставки на место и укладки составляющих мостового полотна; разработана технология с подбором машин и механизмов для пескоструйной очистки верхней палубы ортотропной плиты до степени Sа=2,5 перед нанесением разжиженного полимербитума; разработаны технологическая схема и технологические карты по устройству мостового полотна на железобетонной плите проезжей части; выделены особенности устройства дорожной одежды (мостового полотна) с применением полимербитумных вяжущих (ПБВ) с разработкой технологических схем и карт по устройству мостового полотна на металлической ортотропной плите. составлена методика по лабораторному обеспечению качества работ по приготовлению составляющих мостового полотна; приведены методические рекомендации по приемке составляющих слоев мостового полотна; разработаны рекомендации по эксплуатации и ремонту дорожной одежды (мостового полотна) с применением полимербитумных вяжущих (ПБВ).

Преимущества мостового полотна нового типа:

    все слои одежды, сооружаемой как на железобетоне, так и на металле, имеют в своей основе один и тот же полимербитумный материал, обеспечивая тем самым совместную работу слоев между собой в силу одинаковой деформативности; высокая пластичность слоев одежды обеспечивает совместную работу одежды с пролетным строением; последовательная укладка слоев из однородного материала в горячем состоянии обеспечивает повышенную трещиностойкость при значительных перепадах температур и динамических воздействий транспорта; устройство поверхностного слоя сцепления в литом асфальте обеспечивает высокую износоустойчивость одежды и комфортабельность движения автотранспорта; состав и способ укладки гидроизоляционной мастики образует бесшовное водонепроницаемое покрытие; устройство полимербитумного покрытия, плотного асфальтобетона, полимербитумной мастики обеспечивают водонепроницаемость одежды; приклеиваемая полимербитумом сетка балансирования давления обеспечивает эластичность мастики в местах допустимого трещинообразования в железобетонных плитах, а также способствует сцепления мастики с поверхностью основной конструкции.

В то же время в отечественном мостостроении, следуя зарубежному опыту строительства мостов с пролетами большой длины (500 – 1000 метров ) и более тоже прослеживается стремление к переходу на конструкции пролетных строений, превышающих длину более 500 м. А это влечет за собой конструктивные решения облегченного характера за счет несущих элементов пролетных строений и в первую очередь дорожной одежды (мостового полотна). Авторами запатентован ряд конструктивных решений проезжей части для этого случая:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *