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.
Bobcat локализовался в России. В Елабуге запущено производство спецтехники
Известный мировой производитель спецтехники – компания Bobcat – начала производство в России экскаватора-погрузчика B780. Это первый локализированный в РФ продукт концерна. В ближайшее время компания намерена занять в этом сегменте спецтехники на российском рынке долю в 15%.
На площадке Елабужского автомобильного завода в Татарстане начался выпуск экскаваторов-погрузчиков Bobkat B780.
Напомним, знаменитый американский производитель компактной спецтехники в 2007 году вошел в южнокорейский холдинг DOOSAN. Сам бренд Bobcat через дилерскую сеть на российском рынке присутствует более 35 лет. В сегменте компактных гусеничных погрузчиков и бортовых погрузчиков с бортовым поворотом он занимает долю рынка на уровне порядка 50%. Также в России компания реализует телескопические погрузчики и экскаваторы. В 2016 году Bobcat для стран ЕМЕА (Европа, в том числе Россия, страны СНГ; Ближний Восток и Африка) запустил производство экскаваторов-погрузчиков. В 2019 году в России их было продано более 3 тыс.
Сделано в России
По словам генерального директора DOOSAN Bobcat EMEA в России Владислава Догановского, площадка ЕлАЗа была выбрана неслучайно. «Собственное производство в России – это новая веха в истории Bobcat. После изучения рынка мы приняли решение о партнерстве именно с Елабужским автозаводом, который имеет опыт выпуска спецтехники, в том числе экскаваторов-погрузчиков. Кроме того, он максимально соответствует технологическим стандартам качества нашего холдинга», – подчеркнул он.
Отметим, что на ЕлАЗе Bobcat задействовал одну производственную линию. Работники прошли специальное обучение, в том числе на заводе холдинга в Чехии. На других мощностях завода продолжается выпуск спецтехники непосредственно самого елабужского предприятия.
Генеральный директор ПО «ЕлАЗ» Камиль Галимов сообщил, что сотрудничество с Bobcat помогает заводу продолжать повышать качество собственной продукции, быть социально ориентированным предприятием. Также он добавил, что кроме экскаваторов-погрузчиков под собственным брендом завод выпускает спецтехнику для нефтяной промышленности, которая пользуется все большим спросом у заказчиков.
Владислав Догановский признается, что локализация производства в России открывает перед компанией возможности работать с государственными и муниципальными заказчиками. Благодаря выходу в эту нишу, в ближайшее время Bobcat планирует занять в этом сегменте российского рынка долю продаж на уровне 15% и войти в тройку лидеров. По его словам, сейчас экскаватор-погрузчик B780 в значительной степени состоит из российских комплектующих и уже прошел сертификацию для получения маркировки «Сделано в России». Импортными составляющими остаются двигатель, коробка передач, трансмиссия, джойстик управления и ряд менее значимых компонентов, которые не выпускаются в России. В настоящее время решается вопрос о замене зарубежного двигателя отечественным аналогом.
Мал, да удал
Региональный менеджер Doosan Bobcat EMEA по России Евгений Суплецов отметил, что в 2020 году на площадке ЕлАЗа планируется выпустить 100–120 экскаваторов-погрузчиков B780. «Мы пока не намерены гнаться за количеством. Для нас важно качество проводимой сборки. Будем отслеживать работу локализованных деталей, приобретать запчасти для производства новой техники, обучать дилеров. Несмотря на то, что мы начали серийное производство экскаваторов-погрузчиков, этот год пока можно считать переходным. Далее планируем наращивать выпуск. В том числе, возможно, начнем производство в Елабуге и других видов спецтехники», – добавил он, отметив также очень конкурентоспособную цену на продукцию компании.
Представители Doosan Bobcat EMEA рассказали об особенностях B780. Эта модель наиболее адаптирована к российским климатическим условиям и оснащена лучшим в своем классе турбированным двигателем мощностью 100 л. с. низким расходом топлива. Кроме того, благодаря небольшим размерам и мобильности машина может быть задействована в местах, куда более габаритная техника не сможет пройти.
Автоматическая коробка передач, использованная в B780, облегчает управление машиной и повышает плавность хода, обеспечивая переключение передач без разрыва потока мощности как на рабочей площадке, так и на дорогах. Экскаватор-погрузчик имеет три режима рулевого управления: поворот только передних колес, симметричный поворот всех четырех колес («след в след») и поворот всех четырех колес в одну сторону («движение крабом»). Джойстики для сервопривода обеспечивают высокоточное и комфортное управление, тем самым снижая утомляемость работника и повышая производительность.
Кстати
Общемировой объем продаж экскаваторов-погрузчиков Bobcat в 2019 году составил 74 тыс. единиц. На первом месте по реализации техники – Индия (35 тыс. машин), далее идут США (10,5 тыс.), Бразилия (5,4 тыс.) и Россия (3,1 тыс.).
Выбор за клинкером. Использование материала расширяется
В настоящее время все активнее в облицовке зданий задействуется клинкерный кирпич. Однако еще более масштабное использование этого материала в строительстве тормозит сравнительно высокая цена.
Около 70% производства кирпича в России приходится на его керамическую разновидность. Этот материал задействуется, в частности, в отделке и облицовке зданий. Клинкерный фасадный кирпич является видом керамического и занимает долю в размере примерно 20% в его производстве.
До недавнего времени значительная часть клинкерного кирпича импортировалась. Сейчас же на высоком качественном уровне его делают и отечественные производители. Кроме того, российские компании выпускают и клинкерную плитку для внутренней отделки стен и для дорожного мощения, в том числе как элемент благоустройства городской среды.
Игроки рынка напоминают, что для производства клинкера применяют тугоплавкие глины, а также специальные режимы обжига с температурой до 1200 °С. Для этого требуются совершенно иные печи, чем при обжиге обычного керамического. В результате получается строительный материал с очень высокими физико-химическими свойствами. В частности, клинкерный кирпич более прочен, чем его классический керамический собрат, морозоустойчив, может иметь различную текстуру и форму. По стойкости к истиранию клинкер превосходит бетон высоких марок в несколько раз. Стены из клинкерного кирпича долгие годы остаются в первозданном виде.
Сделано в России
Из-за использования более дорогого сырья и технологий в производстве клинкерный кирпич дороже обычного в среднем в полтора-два раза. По некоторым видам продукта – цена еще выше. Потребление его может меняться в зависимости от региона.
Коммерческий директор ООО «ТД Маттоне» Сергей Аляпкин отмечает, что покупательная способность большинства потенциальных клиентов в отношении клинкера, к сожалению, в настоящее время невысока. «Если будущий домовладелец остановился при выборе стеновых материалов на керамическом кирпиче, это уже замечательно. В целом потребление облицовочного и клинкерного кирпича за последние два-три года не выросло, а скорее отвоевывает утерянные позиции докризисного периода. За последние несколько лет на волне импортозамещения на рынке появились отечественные производители клинкерного кирпича. В том числе, его производит и наша компания», – добавляет он.
По словам начальника отдела региональных продаж ООО «ЛСР. Стеновые» Сергея Фёдорова, отечественные производители этого строительного материала не только с каждым днем укрепляют свои позиции на российском рынке, но более того – становятся поставщиками для Западной Европы. На рынке недвижимости Москвы, а в последнее время и Санкт-Петербурга, сохраняется тренд на облицовку объектов премиального сегмента клинкерным кирпичом. При этом, чем выше класс объекта, тем более редкий и уникальный продукт используется в отделке фасадов. Яркий пример подобных объектов – флагманский проект бизнес-класса «Группы ЛСР» в Москве «ЗИЛАРТ».
«Потребление клинкера, безусловно, показывает положительную динамику, в первую очередь благодаря высоким эстетическим и прочностным характеристикам продукта. Простой пример для иллюстрации: летом прошлого года спрос на фасадный клинкер был настолько высок, что загруженность складов к началу августа снизилась более чем на 40% по сравнению с августом 2018 года», – добавляет Сергей Фёдоров.
Больше цвета
Эксперты подчеркивают, что клинкерный кирпич за счет возможности «играть» с оттенками позволяет архитекторам и дизайнерам воплощать в жизнь неповторимые, уникальные решения.
«Если говорить о цветовых предпочтениях в последнее время, то можно выделить серые оттенки, ярко-белый и графит, набирают популярность миксы из трех-четырех цветов в разной пропорции. При этом постепенно применение в облицовке гладкого красного, желтого и коричневого кирпича становится признаком отсутствия вкуса, как бы грубо это ни прозвучало», – считает Сергей Аляпкин.
В компании «ЛСР. Стеновые» отмечают, что совсем недавно в предпочтении архитекторов был красный и коричневый клинкерный кирпич. Сейчас же они все чаще используют темно-бордовые, серые и черные цвета. В частности, фасадный клинкер черного цвета «Рейкьявик» (производства «ЛСР») стал хитом прошлого года. «Своим клиентам мы предлагаем широкую цветовую палитру готового клинкера, а под заказ возможно произвести практически любой оттенок. В этом году мы приготовили новинки для покупателей – более двенадцати цветов. Уже вышли три. Ассортиментная линейка будет продолжать расширяться», – заверили представители компании.
Мнение
Сергей Аляпкин, коммерческий директор ООО «ТД Маттоне»:
– Все больше клиентов делают свой выбор в пользу фактурного кирпича, не только клинкерного, но и облицовочного. Мы предлагаем, пожалуй, один из самых широких ассортиментов среди отечественных производителей. В прошлом году была выпущена первая производственная партия полнотелого фактурного кирпича ручной формовки WDF формата 215Х102Х65 мм в семи цветах. Он очень хорошо зарекомендовал себя, в 2020 году мы планируем наращивать его производство.