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.
Всё под контролем
По мнению экспертов, строительный контроль, при условии его надлежащего проведения, позволяет обеспечить максимально возможное соответствие возведенного объекта изначальному проекту.
Одной из форм обязательной оценки соответствия зданий и сооружений действующим стандартам является контроль строительных работ. Проводить его могут самостоятельно как застройщик или технический заказчик, так и привлеченные для этой работы специализированные организации.
По словам начальника управления строительного контроля Группы ЦДС Григория Савенко, будет ли застройщик работать со сторонней организацией, предоставляющей услуги строительного контроля, или создаст такую структуру у себя в штате – зависит от стратегии каждой конкретной компании. По его словам, есть девелоперы, у которых в штате только управленческий коллектив, а все остальные потребности в кадрах закрываются при помощи аутсорсинга. Однако это малораспространенная схема на рынке – и, как правило, применяется в небольших компаниях. Крупные же застройщики создают подразделения контроля в структуре своей компании.
Сама система строительного контроля разделена на несколько этапов или видов. Первый из них, как рассказывает главный инженер ООО «Испытания. Диагностика. Контроль» Владимир Гуревич, – это входной контроль проектной документации, в том числе проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР). Далее следует входной контроль применяемых материалов и изделий. После него идет геодезический контроль. В частности, в рамках его проводится проверка соответствия положения элементов, частей зданий, сооружений и инженерных сетей проектным требованиям в процессе их монтажа и временного закрепления. Затем – непосредственно сам операционный контроль проводимых строительно-монтажных работ. Приемочный контроль – это итоговая проверка и оценка качества выполненных работ, а также отдельных конструкций и правильности оформления исполнительной документации. Кроме того, может быть задействован инспекционный контроль, предполагающий выборочную дополнительную проверку качества работ и материалов, а также контроль нормативной базы технологических карт, инструкций по качеству и ТБ.
По словам заместителя генерального директора ООО «Бюро инвентаризации объектов недвижимости» («БИОН») Сергея Шевченко, в ходе разноплановых исследований экспертами устанавливается реальная картина качества строительства, соответствия строительно-монтажных работ проектной документации, исполнения сроков строительства. Наиболее же распространенные нарушения выявляются в технологии строительства, из-за несоответствия его ГОСТ. Также в ряде случаев используются материалы, качество которых не отвечает проектным требованиям. Кроме того, достаточно часто выявляются нарушения ведения и представления исполнительной документации.
Вперед, к «цифре»
В настоящее время в рамках строительного контроля активно задействуются новые технологии. Если раньше, как отмечает Григорий Савенко, специалисты в этой области работали с простыми рулетками и уровнями, то сейчас используется современное оборудование: тепловизоры, дальномеры и т. д.
По словам Владимира Гуревича, специалисты в своей работе сейчас активно применяют технологичные методы неразрушающего контроля. Они позволяют своевременно обнаружить повреждения и предпринять меры по дополнительному усилению или реконструкции строений.
Директор направления «Сопровождение строительных проектов» ГК SRG Елена Самсонова отмечает, что в мировой практике существует масса наработок, связанных с цифровизацией процесса строительства и, как следствие, строительного контроля. «Например, в Великобритании невозможно заключить государственный контракт без обеспечения цифрового контроля проведения работ c технологией BIM второго уровня. Широким распространением в России пока не пользуется BIM даже первого уровня. Среди причин, по которым современные технологии при проведении строительного контроля в России не применяются, можно отметить необходимость вести бумажный документооборот. В соответствии с действующим законодательством, основная часть строительных документов должна быть оформлена именно на бумажном носителе. Многие руководители пока еще весьма консервативно настроены относительно IT-методов, не доверяют сохранности передаваемых в электронном виде данных и с учетом этого чаще всего не хотят, чтобы касающаяся строительства информация покидала стены офиса», – говорит она.
Денежный вопрос
Эксперты отмечают, что стоимость работ в этой сфере рассчитывается в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 468 от 21.06.2010 «О порядке проведения строительного контроля при осуществлении строительства, реконструкции и капитального ремонта объектов капитального строительства».
По словам генерального директора ГК «Высота» Ирины Харченко, в коммерческом секторе стоимость таких работ в процентном отношении к цене проектирования и строительно-монтажных работ составляет 2,5–7%. Сейчас, добавляет она, наблюдается тренд сокращения количества компаний, предоставляющих услуги строительного контроля. В первую очередь с рынка уходят небольшие игроки. «В целом же во время выбора подрядчика для проведения строительного контроля лучше всего ориентироваться на рекомендации специалистов государственного строительного надзора, на количество и качество построенных и введенных в срок в эксплуатацию при содействии данной компании объектов, а также на число профильных сотрудников в штате и их подтвержденную квалификацию», – отмечает эксперт.
Основатель компании Modulbau Демид Костерев уверен, что задача строительного контроля – не выявление нарушений, а их предотвращение в начале тех или иных работ. «Основной инструмент сотрудника – его опыт, а далее – уже наличие измерительного оборудования и умение с ним работать. Хороший специалист не следит за подрядчиками, приезжая только по вызову на промежуточные проверки, а участвует в процессе производства работ совместно с прорабом или мастером на участке. Расчет стоимости работ такого специалиста зависит от календаря строительства, который создается в результате подсчета объема предстоящих работ. Однако многие подрядчики срывают сроки, и эксперт находится на объекте до завершения всех работ дольше, чем предполагалось. При этом гонорар остается прежним в связи с жесткими рамками стандартного договора. Поэтому профессиональный специалист всегда помогает подрядчикам выдерживать сроки или нагонять их без потери качества строительного производства», – объясняет г-н Костерев.
Мнение
Владимир Гуревич, главный инженер ООО «Испытания. Диагностика. Контроль»:
– Участвуя в различных конкурсах на проведение строительного контроля, мы неоднократно сталкивались со случаями, когда на конкурс заявлялись и даже выигрывали компании, деятельность которых даже не связана со строительством, например, мебельная фабрика или компания-однодневка, созданная за месяц до конкурса. Конечно, на стадии рассмотрения документов заказчик вправе отклонить сомнительную организацию, но это занимает время, требует проведения дополнительных конкурсных процедур, из-за этого страдает работа. Очень хорошим выходом является установление таких требований со стороны заказчика, чтобы участник конкурса на выполнение строительного контроля имел сертификат, подтверждающий его деловую репутацию в этой области, располагал аккредитованной лабораторией, имел опыт выполнения аналогичных работ и мог подтвердить его документально.
Тепловой «неэконом»
Отказ от обязательной установки тепловых счетчиков в новых домах, по мнению экспертов, противоречит взятому в стране курсу на энергоэффективность.
Минстрой РФ в начале июня выступил с предложением отказаться от обязательной установки тепловых счетчиков в каждой квартире в новостройках. Ведомство аргументировало столь неожиданную инициативу ростом количества жалоб со стороны граждан на соседей, которые существенно сбавляют температуру или отключают обогрев своих квартир. Из-за этого, в силу технологических особенностей тепловых сетей, людям в своих помещениях приходится «подкручивать вентиль». Соответственно, у них растет и плата за предоставляемую коммунальную услугу.
Напомним, сама установка приборов учета тепла и воды стала обязательна в возводимых домах с 2013 года. Как правило, их монтируют за свой счет строительные или управляющие компании.
Инициативу Минстроя РФ застройщики комментируют достаточно аккуратно. Как отметили в Компании Л1, бывают случаи, когда собственники квартир, которые после сдачи дома еще там не живут, отключают отопление для сокращения коммунальных платежей. В итоге при проведении пусконаладочных работ, которые в новых жилых комплексах продолжаются еще некоторое время после сдачи дома в эксплуатацию, возникают проблемы.
По словам директора по строительству ООО «ПСБ ЖилСтрой» (ГК «БФА-Девелопмент») Дмитрия Михайлова, для застройщика отмена обязательной установки теплосчетчиков – конечно, плюс. «Нет затрат на оборудование, монтаж и наладку, остается только возможность установки. Меньше работы, значит, меньше ответственности. Но если рассматривать эту инициативу с позиции пользователя, то я бы высказался за счетчики, они стимулируют людей к экономии. Только необходимо урегулировать правила расчета», – добавил он.
Крайне негативно к инициативе относятся производители приборов учета. Они считают, что предлагаемое ведомством новшество противоречит взятому в стране курсу на энергоэффективность. Кроме того, как прогнозируют специалисты, при реализации идеи Минстроя на практике рынок поквартирных приборов учета может рухнуть в 15–20 раз. Производители будут поставлены на грань разорения.
Генеральный директор ГК SAYANY Игорь Кузник отмечает, что предложение Минстроя не соответствует принципам государственной политики в области энергосбережения и направлено на дестимулирование жителей многоквартирных домов к рациональному потреблению тепла. «В стране установлены уже миллионы квартирных приборов учета тепла, не припоминаю ни одного случая конфликтов между соседями из-за теплосчетчиков. А если Минстрой озабочен проблемой перетока тепла из одной квартиры в другую, то следует поднимать вопрос об увеличении тепловой изоляции стен между квартирами», – полагает он.
Менеджер по индивидуальному биллингу ООО «Данфосс» Светлана Никитина уверена, что в сложившейся ситуации виноваты не экономные соседи, а некорректные формулы для расчета платы, разработанными Минстроем. «Недочеты в них приводят к неправильному распределению той доли затрат тепла в доме, которую жители не могут регулировать. А именно затрат на отопление мест общего пользования и тепла от стояков отопления. В результате жителям, отключившим батареи, по этим формулам вообще ничего не начисляют, а жители с высокими показаниями оплачивают еще и большую долю расходов на ОДН (общедомовые нужды). Необходимо как можно скорее внести исправления в формулы. В них можно установить также минимальный допустимый порог потребления по индивидуальным приборам, который будет оплачиваться жителем в любом случае», – отмечает специалист.
Мнение
Светлана Никитина, менеджер по индивидуальному биллингу ООО «Данфосс»:
– «Умные» приборы необходимо внедрять централизованно как минимум в рамках целого дома, а в идеале и в целом микрорайоне. Это исключит возможные нестыковки отдельных частей и элементов общей системы автоматизированного учета. А централизованное внедрение реализуемо на практике только в новом строительстве, так как в существующих домах организовать жителей для централизованной установки фактически нереально.