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.
На самоклеящейся основе. Новый материал завоевывает рынок
В массовом и индивидуальном строительстве все активнее используется самоклеящаяся рулонная гидроизоляция. Благодаря своим характеристикам она помогает ускорить монтажные работы и повысить сроки эксплуатации конструкций зданий.
На российском рынке стройматериалов несколько лет назад появилась самоклеящаяся рулонная гидроизоляция. Относится она к семейству битумно-полимерных продуктов и имеет снизу самоклеящийся слой (самоклеящийся битум), до момента использования закрытый антиадгезионной пленкой. Также на некоторых видах гидроизоляции есть двухсторонние самоклеящиеся монтажные полосы. За счет этих своих особенностей «самоклейка», так ее называют в обиходе, плотно скрепляется с конструкциями. В отличие от наплавляемой гидроизоляции она монтируется без применения открытого пламени и каких-либо растворителей, что повышает скорость работ и их безопасность.
Отмерил, отрезал, приклеил
В настоящее время самоклеящуюся рулонную гидроизоляцию выпускает ограниченное число производителей. Стоимость продукта несколько выше в сравнении с другими рулонными материалами, но и характеристики монтажа и эксплуатации продукта улучшены. Применяют ее как в массовом, так и в индивидуальном строительстве. Возможно даже – во втором случае чаще, так как монтаж «самоклейки» достаточно прост. Очень часто она используется в деревянном домостроении.
Руководитель направления «Материалы для малоэтажного строительства» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Евгений Авдеев отмечает, что, несмотря на то, что самоклеящаяся гидроизоляция появилась не так давно, она уже востребована у покупателей. Высокий спрос объясняется сочетанием отличных эксплуатационных характеристик и технологичностью монтажа. ТЕХНОНИКОЛЬ производит «самоклейку» из высококачественного модифицированного битума на современных линиях заводов в Рязани, Воскресенске и Новоульяновске. В линейку продуктов входят различные решения – для гидроизоляции кровель, фундаментов, полов и перекрытий.
«Материал может решить несколько насущных задач частного мастера. С помощью «самоклейки» строители экономят бюджет, и дело не только в доступной цене. Для монтажа материалов не нужно привлекать высокооплачиваемых профессионалов или брать в аренду оборудование. Процесс укладки состоит из нескольких действий – отмерить, отрезать и приклеить. Риск ошибки или влияние пресловутого человеческого фактора практически сведены к нулю», – подчеркивает эксперт.
Учесть нюансы
Менеджер объектов сервиса капитального ремонта «Сделано» Антон Коновалов также отмечает легкость монтажа самоклеящейся гидроизоляции. Тем не менее, добавляет он, важно соблюдать все правила и нюансы ее укладки. «К примеру, при гидроизоляции пола рулоны должны выдержаться в помещении не менее суток. Их монтаж осуществляется на предварительно выровненную безусадочную поверхность бетонного основания или цементно-стружечных плит (ЦСП), которую необходимо тщательно очистить и обработать специальным грунтом. При этом уровень влажности основания не должен превышать 4%. Отрезки от рулона необходимо подготовить с учетом захода «самоклейки» на стены, не менее 200 мм. В начале укладки материал освобождается от защитной пленки на клеевой основе. Само наклеивание должно осуществляться внахлест с соседним полотном. Разглаживать изоляцию необходимо специальным валиком по принципу обоев, что помогает удалить воздушные пузыри, для надежного сцепления материала с основанием и исключения разрывов. Кроме того, особое внимание нужно уделить стыкам полотен. В примыкании к стенам должны быть сформированы закругления из полосок материала изоляции, чтобы избежать прорывов и заломов в углах. В целом «самоклейка» – современный качественный материал. Является лучшим решением для самостоятельного устройства гидроизоляции. В частности, она идеально подходит под деревянные покрытия и плитку», – сообщил он.
По мнению директора СК «Золотое сечение» Леонида Галыгина, одним из преимуществ использования «самоклейки» в работе можно считать то, что единое гидроизоляционное полотно выполняет свои функции даже в случае некачественного нанесения или нарушения целостности. Если где-то полотно прилегает к поверхности неплотно, но стыки хорошо склеены, то гидроизоляция будет работать. «Отмечу, что в строительстве сейчас чаще всего используются обмазочные и самоклеящиеся гидроизоляционные материалы. Использование того или иного продукта зависит от вида узла, помещения или части помещения, в котором будет проводиться гидроизоляция. Но, как правило, выбор делает не потребитель, а проектно-сметная организация или строительная компания, исходя из своего опыта или бюджета заказчика. В своей работе мы чаще используем самоклеящуюся рулонную изоляцию для фундаментов, обмазочную – для помещений, полимерную рулонную – для кровельных работ», – добавил он.
Стоит отметить, что в настоящее время в строительстве также все активнее применяют самоклеящуюся гидроизоляционную ленту. Ее используют для заделки стыков между конструкциями. В состав материала могут входить битум-полимеры, бутилен и другие химические соединения, благодаря которым повышается его эластичность и долговечность.
Мнение
Евгений Авдеев, руководитель направления «Материалы для малоэтажного строительства» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ:
– Самоклеящаяся рулонная гидроизоляция корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ монтируется просто и быстро, не требует специальных профессиональных навыков. Таким образом, эти материалы можно использовать самому, а в случае привлечения строительных бригад легко проконтролировать ход работ. Помимо легкости монтажа и отсутствия необходимости использовать сложное техническое и зачастую дорогостоящее оборудование, рулонную самоклеящуюся гидроизоляцию можно использовать на горючие основания, на которые невозможно произвести наплавление гидроизоляционных материалов. На данный момент наша линейка всех видов гидроизоляционных материалов отвечает разным потребностям клиентов. Названия продуктов говорят сами за себя: Гидроизоляция пола ТЕХНОНИКОЛЬ, Гидроизоляция фундамента ТЕХНОНИКОЛЬ, Гидроизоляция плоской кровли ТЕХНОНИКОЛЬ, Рулонная черепица ТЕХНОНИКОЛЬ и МИНИ Рулонная черепица ТЕХНОНИКОЛЬ.
Как удержать в компании кровельщика зимой?
К наступлению холодов на стройках прекращается целый ряд работ, которые технологически должны быть выполнены при положительной температуре окружающего воздуха. Речь идет о гидроизоляции плоских кровель крупных и средних площадей жилых, общественных и промышленных комплексов с помощью наплавляемых битумно-полимерных мембран.
Работы окончены, и профессиональный кровельщик начинает искать «теплые» места. В итоге к началу весны мы безвозвратно теряем квалифицированные силы, в обучение которых были вложены деньги, силы и время. И есть общая проблема: что делать в этой повторяющейся ситуации?
Сегодня очень сложно подсчитать, сколько профессиональных кровельщиков трудится на российском рынке, и даже – сколько фирм считают себя специализированными организациями в сфере кровельного строительства. Статистика «портится» как «кочевками» специалистов, так и активным привлечением рабочей силы из стран бывшего СССР на ответственные работы.
Сами фирмы в своих данных зачастую указывают расширенный перечень строительных услуг по принципу «Не хранить яйца в одной корзине».
С этой точки зрения интересен реестр кровельных компаний на сайте www.regtorg.ru/comps/krovelnye-raboty/. В нем сейчас числится 227 специализированных организаций в разных регионах России. ТЕХНОНИКОЛЬ также ведет рейтинг своих партнеров, имеющих разную специализацию. В нем 1,3 тыс. кровельных компаний.
Подсчитать трудно, но фактически проблема зимней миграции специалистов налицо. Что делать?
Эксперты ТЕХНОНИКОЛЬ – ведущего международного производителя надежных и эффективных строительных материалов и систем – разработали программу, позволяющую удержать квалифицированных кровельщиков зимой. Более того, не просто удержать, а на весь год диверсифицировать весь кровельный бизнес в разных сегментах.
Дело в том, что компания производит более 3000 видов продукции, включая широкий спектр кровельных материалов для промышленного и гражданского строительства, в том числе для объектов ЖКХ, с возможностью монтажа материалов при температуре от –5 до –25 градусов. В популярном сегменте битумно-полимерных мембран также постоянно происходят изменения (в частности, нормативной базы), появляются новые материалы и технологии, широко внедряются системы с механическим креплением.
Чтобы специалисты кровельных компаний могли круглогодично работать во всех сегментах рынка, Академия ТЕХНОНИКОЛЬ совместно с ФАУ «Роскапстрой» проводит курсы повышения квалификации сотрудников компаний (услуга платная).
В течение пяти рабочих дней, то есть с минимальным отрывом от работы, специалист проходит теоретическое обучение (14 часов), практические занятия (16 часов) и завершающую аттестацию в течение 4 часов.
По итогам успешной аттестации сотрудник компании получает бессрочное государственное удостоверение от ФАУ «Роскапстрой». Обучение проводится на базе учебных центров ТЕХНОНИКОЛЬ в Москве и Рязани. По итогам курса PRACTIC сотрудник получает сертификат о прохождении курса ТЕХНОНИКОЛЬ по монтажу и контролю качества систем плоских кровель с применением битумно-полимерных мембран.
Сертификат о практическом обучении выдается на два года, по истечении которых проходить обучение заново не требуется – достаточно пройти аттестацию.
Мнение
Юрий Семёнов, руководитель направления ЖКХ корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ:
– В России существует реальный дефицит профессиональных строителей. Мне кажется, что переход на круглогодичный монтаж и повышение квалификации специалистов позволят во многом стабилизировать ситуацию.