Современное мостостроение в России
Мостостроение является одним из важнейших направлений инфраструктурного развития нашей страны. России нужны как дороги, так и современные надежные мосты, способные обеспечить безопасное и комфортное движение транспорта.
Сегодня отечественные архитекторы при строительстве мостов применяют новейшие инженерные решения, технологии и материалы. Их проекты становятся не просто функциональными элементами инфраструктуры, но и выглядят как настоящие произведения архитектурного искусства, украшающие облики российских городов.
Современные технологии возведения мостов
В сравнении с другими строительными отраслями мостостроение и по сей день остается одним из самых консервативных направлений. Это вызвано не столько отсутствием новшеств (они, безусловно, есть), сколько долгим согласованием, внедрением и проверкой любых новых решений. Безопасность по-прежнему стоит в приоритете.
Материалы
И все же положительные изменения есть. И в первую очередь они заметны в области используемых материалов.
Бетон
Еще 20 лет назад базовым стройматериалом являлся бетон. Он имел два неоспоримых преимущества: прочность и долговечность. Дополнительным бонусом шли универсальность, относительная дешевизна и низкие затраты на техническое обслуживание
Бетон может принимать различные формы, что позволяет реализовать любые архитектурные решения. Он до сих пор является одним из наиболее доступных строительных материалов в плане цены, особенно при наличии близлежащих источников сырья. И наконец, бетонные мосты требуют меньших затрат на ремонт и содержание, в сравнении с конструкциями из других материалов.
Главным недостатком материала является его тяжеловесность. Массивные бетонные мосты оказывают значительную нагрузку на грунт, что при определенных условиях усложняет их возведение. Например, при строительстве бетонного моста через реку для повышения судоходности нередко требуется увеличить длину пролетов между опорами. Именно вес конструкции становится основным препятствием для реализации этой идеи.
Сверхлегкий бетон
Сверхлегкий бетон — это специальный вид бетона, который обладает более низкой плотностью по сравнению с обычным бетоном. Благодаря этому существенно снижается нагрузка на фундаменты и опоры мостов.
Несмотря на низкую плотность, за счет применения специальных добавок и армирования сверхлегкий бетон обладает достаточно высокой прочностью на сжатие (до 60 МПа). То есть снижение общего веса конструкции происходит не за счет ущерба ее прочности.
Также стоит отметить устойчивость к воздействию агрессивных факторов окружающей среды. Легкий бетон коррозиестоек. К тому же малый вес материала значительно облегчает транспортировку и монтаж.
Нанокомпозиты
Нанокомпозитные материалы привлекают своими отличными эксплуатационными характеристиками. В чистом виде это добавки вроде молибдена и ванадия. При введении их в состав стальной арматуры они усиливают ее прочность, повышают стойкость к воздействию внешних температур.
Как известно, низкие температуры воздействуют на микроструктуру этого материала, делая его более хрупким. Добавление в состав нанокомпозитов решает эту проблему. Из такой стали изготавливается арматура, отдельные элементы моста, сварные конструкции.
Нанокомпозиты могут вводиться в состав бетона или использоваться в процессе сварки. Например, присадки, содержащие кальций и магний, уменьшают размер ферритных и цементитных фаз стали, делая соединение более прочным и долговечным
Стеклопластик
Стеклопластиковые конструкции значительно легче традиционных железобетонных или металлических аналогов. Это позволяет снижать нагрузки на мостовые опоры и фундаменты. К тому же стеклопластик устойчив к коррозии, старению, истиранию и внешним воздействиям.
Благодаря малому весу (менее 20% от веса железобетона) и модульной конструкции, стеклопластиковые элементы мостов легче транспортировать и собирать на объекте. Первый автомобильный мост из стеклопластика был возведен в России еще в 2014 году. С тех пор материал все чаще применяют в российском мостостроении в качестве альтернативы ряда железобетонных элементов.
Однако инновационными решениями изобилует не только материалы.
Префабрикация
Современные мостостроение все чаще использует метод префабрикации. Его суть заключается в переносе части строительных процессов на завод, где заранее изготавливаются конструкции или их отдельные части, которые затем доставляются на строительный объект.
Такой подход позволяет:
- сократить сроки строительства;
- повысить качество изготовления за счет использования сверхлегких материалов;
- снизить затраты;
- уменьшить зависимость от погодных условий (на сборку в заводских условиях не влияет погодный фактор);
- повысить безопасность (снижаются риски, связанные с работой строителей на высоте).
Именно использование новых композитных материалов предоставило возможность чаще использовать метод префабрикации. Уменьшение веса конструкций, узлов и отдельных мостовых элементов позволило обеспечить их последующую транспортировку к объекту, что в случае с железобетоном не представлялось возможным.
Чаще всего на заводах, собирают следующие виды префабрикатов:
- пролетные строения мостов;
- опоры и фундаменты;
- подпорные стены;
- парапеты и ограждения;
- дорожные плиты.
Использование метода префабрикации позволяет значительно повысить эффективность строительства мостовых сооружений.
Новейшая техника
Инновационные технологии мостостроения сложно представить без использования новейшей прогрессивной техники. Одним из таких примеров является гигантский мостоукладчик SLJ900/32.
Это уникальная китайская разработка, предназначенная для быстрого возведения больших мостовых пролетов. Мостоукладчик был создан компанией Wowjoint Machinery специально для проекта возведения группы мостов при строительстве дороге из Пекина в Монголию.
Вес машины — 580 тонн. Длина — 90 метров, высота — 9, а ширина — более 7. Мостоукладчик может осуществлять работу с бетонными блоками массой до 9 тысяч тонн. Его конструкция состоит из огромной самоходной стрелы, установленной на специальном шасси с 48 колесами. Стрела способна поворачиваться на 360 градусов.
Интересен и принцип работы мостоукладчика SLJ900/32:
- Предварительно на разных концах будущего моста устанавливаются опоры.
- Мостоукладчик подъезжает к началу пролета и поднимает с помощью стрелы огромные сборные секции моста весом до 1800 тонн.
- Аккуратно перемещая стрелу, мостоукладчик устанавливает эти секции на опоры, формируя пролет.
Таким образом, SLJ900/32 может сооружать мостовые пролеты длиной до 300 м.
Использование мостоукладчиков значительно сокращает время строительства моста, позволяет сэкономить на трудоресурсах, дает возможность возводить мостовые сооружения в труднодоступных районах. В России только присматриваются к использованию мостоукладчиков, производя все работы, связанные с возведением мостов традиционным методом с помощью кранов.
Новые методы мониторинга
Ключевым фактором, обеспечивающими безопасность и надежность мостов, является мониторинг процесса их возведения.
Для этого устанавливаются датчики для отслеживания деформаций, напряжений, нагрузок и вибрации, проводятся регулярные инспекции по оценке состояния ключевых элементов, контролируется воздействие внешних факторов.
В последние годы все чаще применяются БПЛА, которые позволяют получать визуальную информацию с труднодоступных или опасных для человека участков конструкции. Аппараты также используются для регулярной высокочастотной съемки, позволяющей отслеживать ход строительных работ и изменения в состоянии конструкций. На основе материала создаются 3D-модели и ортофотопланы, которые помогают строителям точно оценить геометрические параметры моста.
Применение БПЛА существенно повышает эффективность контроля за ходом строительства, обеспечивая высокую точность, безопасность и оперативность обследований.
Инновационные конструктивные решения
Если говорить о конструктивных решениях, то первое, что приходит на ум – это участившееся строительство висячих и вантовых мостов для больших пролетов.
Первые представляют собой конструкцию с основным несущим элементом в виде гибких железобетонных кабелей, подвешенных между опорами. Они образуют параболическую или каскадную форму, поддерживая проезжую часть моста. Главными преимуществами таких сооружений является минимальный расход материалов, эстетичность и возможность преодоления очень больших пролетов (до 2000 м).
Вантовый мост состоит из высоких пилонов, от которых к проезжей части отходят наклонные стальные тросы-ванты. Они воспринимают нагрузку и передают ее на пилоны, обеспечивая жесткость конструкции. Русский мост во Владивостоке является примером удачного возведения подобной инженерной конструкции.
Инновации заметны и в сфере традиционного мостостроения. Здесь инженеры активно работают над эффективными конструкциями опор, способными противостоять сейсмическим нагрузкам и экстремальным воздействиям.
Отдельно стоит упомянуть применение шок-трансмиттеров. После решения строить Крымский мост, возник резонный вопрос о возможной сейсмической и динамической нагрузке на конструкции сооружения. Трансмиттеры, установленные между опорами и пролетами моста, обеспечивают небольшое смещение последних при воздействии высоких температур и равномерно распределяют нагрузку между опорами при землетрясении.
Основные этапы строительства
Процесс возведения моста требует тщательного планирования. Поэтому любая стройка начинается с предпроектных исследований. Как правило, они включают инженерно-геологические изыскания, оценку гидрологических условий и предварительные расчеты нагрузок и прочности.
Специалисты изучают топографические карты района, геологические отчеты, оценивают рельеф, гидрогеологические условия, строение грунтов. Также возможно проведение геофизических исследований и испытание грунтов (статическое и динамическое зондирование, пробные нагрузки).
Проектирование
При создании проекта сначала разрабатывается конструктивная схема моста. Определяется тип мостового сооружения (балочный, арочный, висячий, вантовый), его высота, длина моста и пролетов, тип и конструкции опор.
На этапе проектирования подбираются материалы, производится расчет и проектирование фундаментов и опор. Обязательно разрабатывается проектная и рабочая документация.
Начало работ
Подготовительный этап начинается с расчистки и планировки строительной площадки, устройства подъездных путей и временных сооружений. Дополнительно организуются складские и бытовые помещения.
Тип фундамента определяется еще на этапе проекта. В зависимости от условий грунта это может быть ленточный, свайный, плитный или буронабивной фундамент. Далее следуют работы по возведению опор (бетонных, металлических или комбинированных) или установка анкерных систем для висячих и вантовых мостов. Все зависит от того какая конструкция возводится.
Монтаж пролетных строений или установка вант
Сборка металлических или железобетонных ферм может осуществляться как на месте стройки объекта, так и непосредственно на заводе-изготовителе. После их закрепления начинается этап монтажа пролетов (чаще всего методом надвижки). По окончании настилается дорожное полотно, устанавливаются перила и ограждения.
При возведении вантовых конструкций монтируются высокопрочные тросы, натягиваются и закрепляются на опорах кабели, а вантовые элементы присоединяются к пролетным строениям.
Завершающие работы
На заключительном этапе строятся подходы к мосту, организуется освещение, наносится дорожная разметка, устанавливаются знаки.
Обязательно проводятся пусконаладочные работы, статические и динамические нагрузочные испытания.
Проблемы современного мостостроения
Одной из базовых проблем мостостроения в России всегда были сложные геологические и климатические условия. На внушительной части нашей страны присутствуют вечномерзлые, заболоченные, заторфованные и другие виды неустойчивых грунтов.
Ряд регионов характеризуется сейсмической активностью. Погоду определяет континентальный климат с перепадами температур, заморозками и оттепелями. Кроме того, большинство рек зимой замерзает, а, как известно, ледообразование требует дополнительной защиты мостовых конструкций. Возведение мостов в таких условиях существенно усложняет работу инженеров и увеличивает стоимость строительства.
Вторая проблема, связана с возведением вантовых мостов. В России отсутствует национальный стандарт по их проектированию. В связи с этим возникают вопросы, связанные с безопасностью эксплуатации самих мостов, долговечности используемых материалов. Отсутствие единых принципов и методов проектирования вантовых мостов усложняет их строительство и эксплуатацию и мешает оптимизировать затраты, связанные с организацией строительства.
Также в России нет стандарта по использованию несъемной сталефибробетонной опалубки при возведении пролетов монолитного типа. Сталефибробетон известен своей повышенной трещиностойкостью. К тому жен он позволяет сократить сроки работ и трудозатраты на проект. Бетон этого вида применяется в мостостроении для увеличения несущей способности и повышения устойчивости к деформациям.
Недостаток производства полимерных композиционных материалов – тоже является одной из проблем современного мостостроения. Их дефицит ограничивает возможность использования новейших конструкций и форм мостовых сооружений, увеличивает сроки строительных работ в сравнении с другими странами.
Импортозамещение в строительстве мостов
Международные санкции достаточно сильно повлияли на сферу российского мостостроения. Рынок покинула американская компания «Maurer», производившая деформационные швы, норвежские и немецкие производители антикоррозийных системы защиты. Однако им на место пришли российские компании с менее известными именами, но качественной продукцией, которая почти не уступает импортным аналогам.
У ряда строительных организаций возникли проблемы с обслуживанием уже имеющейся спецтехники «New Holland», «JCB», «Liebherr», «Bauer». Решением стали поставки деталей и техники через ОАЭ, Казахстан и Армению. Конечно, цена закупок и сроки поставок увеличились, но не то, чтобы очень критично.
Большой выбор мостостроительной техники предлагает Китай. При этом в плане качества и надежности спецтехника из Поднебесной мало в чем уступает европейцам и американцам. Российские производители также увеличили выпуск буровых установок, гидроподъемников и автовышек.
Оснащение для вантовых мостов долгие годы закупалось в Швейцарии и Франции. Например, ванты для знаменитого Русского моста во Владивостоке поставляла французская компания Freyssinet. В настоящее время мостовые канаты закрытого типа производятся на российском предприятии «Северсталь», а системы преднапряжения выпускаются компанией «СТС» (Современные Технологии Строительства).
Выпуск шпунтовых свай налажен на предприятиях концерна «Северсталь». Холодногнутые шпунты позволяют снизить стоимость строительства почти на 30%, а многогранные можно использовать даже в Арктической зоне.
Инновационные проекты
Одним из самых амбициозных и обсуждаемых проектов является массовое возведение алюминиевых мостов. В Европе подобные искусственные сооружения возводятся с 1990 года, в России первый алюминиевый мост был построен еще в 1969 году в Ленинграде. При этом последние его исследования показали, что даже спустя более чем полвека, ни его несущая способность, ни отдельные элементы не пострадали.
С 2017 года в России было возведено несколько пешеходных мостов, однако к строительству автодорожных видов еще не приступили. Их возведение требует модернизации нормативной базы. Так, в 2019 году Минстрой РФ принял по алюминиевым мостам свод правил СП 443.1325800.2019, теперь же изменений ждут своды и нормативы, регулирующие процессы монтажа и обследования.
Строительство алюминиевых мостов в России активно поддерживается на государственном уровне как эффективный способ развития инфраструктуры в труднодоступных районах и на территориях Арктической зоны.
Спрос на строительные материалы вырос на 165%: эксперт ROCKWOOL рассказал о причинах его изменения
Начало строительного сезона-2022 пришлось на непростой период: кризис, волатильность валют и перебои в логистических цепочках не способствуют эффективным продажам стройматериалов. Однако эксперты компании ROCKWOOL, производителя материалов из каменной ваты, отмечают, что спрос сохраняет положительную динамику. Более того, на фоне сложностей с авиасообщением многие россияне предпочитают посвятить отпуск дачным делам и ремонту, в частности, повышенный интерес наблюдается к строительству и реновации коттеджей, бань и саун.
Спрос на строительные материалы вырос на 165% в мае 2022 года по сравнению с аналогичным месяцем 2021 года, а на отделочные материалы – на 171%, такие данные приводит онлайн-гипермаркет ВсеИнструменты.ру.
«Мы рассчитываем, что в сезон у нас будут успешные продажи, так как покупательская активность сохраняется: за первый квартал этого года продажи утеплителя и звукоизоляции из каменной ваты выросли на 20-25% в зависимости от продукта. Во втором квартале, к сожалению, динамика гораздо спокойнее вопреки началу строительного сезона: мы прогнозируем продажи на уровне прошлого года. Люди пока не понимают, что будет с ценами, кроме того, любая экономическая турбулентность в России всегда снижает спрос на все категории товаров. Возможно, сказалось и резкое повышение ключевой ставки ЦБ: многие выбрали такой способ защиты от инфляции, временно отказавшись от дорогостоящих покупок и ремонта. Но это преходящее», – рассказывает Максим Тарасов, директор по продажам компании ROCKWOOL Russia.
Среди всего разнообразия продукции из каменной ваты наибольшей популярностью у покупателей в этот сезон пользуется специальный утеплитель для бань и саун САУНА БАТТС, а также теплоизоляционные плиты для каркасного домостроения и звукоизоляция.
По данным Росстат, с начала года стоимость стройматериалов выросла на 13%, однако в мае наметился тренд на удешевление: цены упали в среднем на 0,4%. В ROCKWOOL также произошло небольшое снижение цен по ряду материалов, при этом в компании отмечают, что с апреля стоимость на продукцию из каменной ваты остается стабильной.
«Одна из причин падения цен на стройматериалы в России связана с тем, что продукции сегодня очень много: склады перекупщиков заполнены. Экспорт упал существенно, и по ряду товаров есть профицит. Ситуация осложняется тем, что многие ритейлеры закупали товар, когда евро и доллар были на максимальных отметках. Сейчас, на фоне укрепления рубля, на многие позиции произошло падение цен, и оптовики просто не знают, что делать с запасами, купленными в марте значительно дороже», – комментирует Максим Тарасов.
За январь-май 2022 года, по данным Минстроя, ввод жилья в России вырос на 55%. Эксперт уверен, что вслед за этим будет расти и спрос на товары для ремонта – и в такой ситуации возникший профицит стройматериалов закончится очень быстро.
Импортозамещение ССС под вопросом
Доля импорта на рынке сухих строительных смесей (ССС) мала — эта сравнительно молодая отрасль раньше прочих задумалась о локализации и импортозамещении. Однако проблемы остаются: полного импортозамещения участники рынка не ждут в обозримом будущем.
Денис Мантуров, министр промышленности и торговли, ранее говорил о ситуации на рынке отделочных стройматериалов: «В этом сегменте доля импорта не превышает 4%, и в основном из-за рубежа поставляется плитка, санфаянс и строительные сухие смеси. Но даже по этим позициям на отечественных производителей и локализованные компании приходится свыше 80% продаж».
«Производство строительно-отделочных материалов является приоритетной отраслью России. Существенное влияние на отдельные предприятия отрасли оказывают импортные поставки продукции и слабая реализация экспортного потенциала промышленности строительных материалов», — указано в исследовании компании INFOLine.
По оценкам компании, рынок DIY и Household в 2021 году получил рекордный рост. Высокие показатели продаж были обеспечены как повышенным спросом на строительные материалы и товары для ремонта, так и ростом цен на 20–25%.
Но в конце первого квартала санкции внесли свои коррективы.
Когда пришли санкции
Громким событием на рынке ССС стал уход из России химико-промышленного концерна Henkel (Германия). Наряду с широкой линейкой бытовой химии предприятие концерна «Хенкель Баутехник» производило также сухие строительные смеси.
Других подобных потерь на рынке не наблюдалось. Зато возникли проблемы с логистикой. «К сожалению, с уходом крупнейших мировых операторов контейнерных перевозок (Maersk, MSC, CMA CGM) отечественная сфера логистики зарубежного химического сырья находится в глубоком кризисе. Стоимость и время доставки необходимых продуктов выросли в несколько раз, какие-то позиции вообще стали недоступны. Особенно ярко это проявилось в марте-апреле 2022 года. Однако поставщики и транспортные компании уже усиленно работают над альтернативными каналами доставки, наблюдаются определенные позитивные тенденции», — отметил Андрей Сизов, руководитель направления сухих строительных смесей ООО «Полипласт Северо-запад».
«Гарантировать стабильность логистических цепочек на данный момент не может ни один производитель, и должно пройти некоторое время, чтобы можно было говорить о налаженной работе с перспективой развития в будущем», — добавила Елена Коннова, руководитель департамента маркетинга, коммуникаций и цифровых проектов ООО «РЕММЕРС» (входит в Remmers Gruppe AG).
По словам Андрея Сизова, в последние годы наблюдается устойчивый тренд на значительное снижение доли импорта ССС в Россию. В первую очередь это связано с дорогой логистикой. «Любой производитель стремится к минимизации собственных затрат и старается по максимуму использовать локальную сырьевую базу. Возить из-за рубежа полностью готовые сухие строительные смеси становится нерентабельным. Другое дело — импорт отдельных химических компонентов и полупродуктов, не имеющих аналогов в стране конечного производства», — уточнил он.
Но сегодня, кроме логистических, наблюдаются проблемы и с поставками компонентов из-за рубежа. В разных регионах и на разных предприятиях путь решения проблемы свой. Так, власти Кемеровской области для обеспечения местных производителей ССС пытаются найти замену европейских составляющих китайскими. Для Астраханской области ближе оказался иранский рынок, откуда региональные власти планируют поставлять разные материалы, в том числе ССС.
«Перманентный поиск альтернативных поставщиков — обязательный атрибут любого серьезного предприятия. От доступности исходных компонентов напрямую зависит работа каждого производства. В условиях нестабильности рынка, плавающего курса валют и нарушения мировых логистических цепочек вопрос "сырьевой безопасности" становится актуальным как никогда. На текущий момент происходит переориентация российского рынка потребления химических добавок с европейского сырья на доступное китайское и отечественное», — резюмировал Андрей Сизов.
Мечты и реальность
Утверждения чиновников о возможностях, которые появились на волне санкций, — зарубежные компании освободили поле деятельности для российских предприятий, вызывают некоторые сомнения. Для расширения производства необходимы финансы, сырье, оборудование, структура сбыта.
Сегодня выигрывают компании, которые задумались об импортозамещении загодя. Например, компания «РЕММЕРС» начала подготовку производства к локализации еще несколько лет назад, поэтому нынешние условия не стали для нее критическими. «Безусловно, введенные санкции резко сократили время на подготовку и требуют более оперативных действий, чем планировалась ранее. Инвестиции в расширение производства являются для нашей компании стратегически приоритетными на текущий момент», — добавила Елена Коннова.
По ее словам, многие компании будут каждый раз сталкиваться с нехваткой производственных мощностей и отсутствием необходимых технологий производства. «Чтобы не допустить резкого падения в строительстве, процесс импортозамещения необходимо проходить последовательно, развивая собственную производственную базу.
Например, в такой отрасли, как реставрация объектов культурного наследия, резкий отток материалов зарубежного производства может привести к крайне негативным последствиям в будущем, так как за каждым материалом Remmers стоят десятилетия исследований и доработок, основанных на практическом опыте во всем мире. В одночасье начать производить подобные высокотехнологичные материалы на территории России очень сложно», — указала Елена Коннова.
Тем не менее Ставропольский завод сухих смесей намерен расширить производство — пошли запросы из Донецкой и Луганской народных республик.
Новое производство заработало во Владивостоке — его открыла компания «Тайгер Микс». Причем завод будет изготавливать ССС на основе материалов, произведенных местными предприятиями «Востокцемент» и «Спасскцемент».
В конце лета будет запущен завод и в Челябинской области: компания UNIS планирует производить 180 тыс. тонн ССС в год.
«Важно понимать, что на качество ССС во многом влияет кондиция поставляемого сырья, а также использование требуемого технологичного оборудования при производстве. Так как политика международной компании Remmers не позволяет снижать качество выпускаемой продукции ни при каких условиях, то поиск соответствующего сырья становится очень актуальным вопросом. Безусловно, мы столкнемся с тем фактом, что некоторые материалы невозможно или нерентабельно будет производить не только в России, но и в мире из-за сырьевого кризиса, который начался еще 2021 году, а в текущем только усилился. Поэтому полное импортозамещение в сегменте ССС материалами аналогичного качества невозможно в ближайшем будущем», — резюмировала Елена Коннова.