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.
ТЕХНОНИКОЛЬ выводит на рынок ИЖС технологию доступного и качественного домостроения
ТЕХНОНИКОЛЬ запустила производство малоэтажных панельно-каркасных домов заводской сборки. В конструкциях будут использоваться изоляционные материалы компании, а сами домокомплекты будут собираться на заводе в городе Семенове Нижегородской области. Ежегодно предприятие готово произвести 100 000 м² готового жилья.
«В основе нового проекта концепция развития малоэтажного строительства в России, — отмечает совладелец и управляющий партнер ТЕХНОНИКОЛЬ Сергей Колесников. — Наша миссия — предложить рынку доступное качество, сделать процесс прозрачным, грамотным и эффективным. В настоящее время рынок ИЖС носит хаотичный характер. Развитие prefab-технологии позволит поставить отрасль на цивилизованные рельсы, а повышение производительности, уменьшение сроков положительно скажутся на сокращении стоимости строительства».
Заводская сборка домов занимает около недели и ускоряет строительство в разы, исключая при этом риски срыва сроков и необоснованного повышения стоимости. За счет сокращения сроков удается добиться кратной экономии расходов на оплату рабочей силы. Стоимость работ по сборке домокомплектов в 2,4 раза ниже каркаса и в 6 раз меньше, чем у газобетона.
С учетом минимального размера оплаты труда в Подмосковье затраты на работы по сборке домокомплекта площадью 100 м ² составят около 250 тыс. рублей, для каркасного дома работы обойдутся примерно в 600 тыс. рублей, а для газобетона уже в 1,5 млн рублей. Речь идет про возведение теплого контура (стены, перекрытия, крыша) за исключением фундамента.
К тому же prefab-технология выгоднее газобетона с точки зрения готовности внутреннего пространства к чистовой отделке. В случае с домокомплектами и каркасными домами стены полностью готовы к внутренним работам – они ровные и прочные, способны вынести существенную нагрузку, в том числе от навесной мебели. Стены из газобетона требуют тщательного выравнивания при помощи специальных составов. Это трудоемкий и дорогостоящий процесс.
Производство домокомплекта полного цикла практически полностью автоматизировано, что позволяет точно соблюдать проектные расчеты, исключать нестыковки. Заказчик самостоятельно строит только фундамент. Весь теплый контур изготавливается на предприятии, включая стеновые, кровельные панели и панели перекрытий. Завод также выпускает стеновые панели со штукатурными фасадами в заводских условиях со стабильно высоким качеством. Производство предполагает широкую вариативность, а панели приезжают на участок уже с окнами и дверьми.
Компания разработала серию типовых проектов, каждый из которых предлагает несколько вариантов планировок и оформления фасада. Готовые дома соответствуют III степени огнестойкости, класса конструктивной пожарной опасности C0 или C2, в зависимости от выбранного архитектурного решения, благодаря чему минимальное противопожарное расстояние между коттеджами может быть сокращено до 6 м.
«Именно технология заводской сборки может стать наиболее эффективным инструментом решения жилищного вопроса для миллионов семей по всей стране. Предпосылки для этого все есть: обеспеченность ресурсами (мы занимаем лидирующие позиции по мировым запасам древесины), высокотехнологичное производство домокомплектов, высокое качество готовых объектов, доступная цена и сжатые сроки», — резюмировал Сергей Колесников.
Вентиляцию в массы
Представители рынка бытовой вентиляции рассказывают о технологических трендах и особенностях монтажа данного оборудования.
В России продолжает расти спрос на бытовую вентиляцию. Данные системы становятся технологичнее, но иногда из-за неправильного или некачественного монтажа, экономии на сопутствующих элементах не могут показать всю свою производительность. Тем не менее растет доля и тех покупателей, которые стараются не экономить и подходят к выбору систем вентиляции очень серьезно.
По словам технического директора ООО «ПП «Благовест-С+» Игоря Губина, если говорить о трендах на рынке бытовой вентиляции, все большее развитие получает технология «умный дом». Возможность управлять вентиляцией и кондиционированием со смартфона и настраивать различные сценарии работы под свои индивидуальные потребности делает использование вентиляции комфортным и доступным.
«Самый основной тренд, которого мы категорически не придерживаемся, это упрощение и удешевление оборудования, — делится своим мнением директор представительства АО "АЭРЭКО" Жером А. Бономм. — В своем стремлении минимизировать затраты застройщики отказываются от технологичного оборудования в пользу неэффективных локальных решений, таким образом бытовая вентиляция переходит из области профессиональной инженерной составляющей любого здания в область головной боли конечных пользователей. В эпоху массового строительства многоквартирных домов подобный подход видится бесперспективным для всей вентиляционной отрасли. Если же приоритеты поменяются в сторону индивидуального строительства, то и рынок ответит достойным разнообразием решений, способных подстегнуть развитие новых технологий», — уверен представитель рынка.
С другой стороны, добавляет Жером А. Бономм, современные технологии базируются на концепции энергоэффективности, и здесь немаловажным остается вопрос стоимости энергоносителей. Если в России мы с легкостью «отапливаем улицу», т. е. никак не контролируем удаляемый воздух, на долю которого приходится до 25% тепловых потерь здания, то, например, в Германии активно используют технологии централизованного съема тепла удаляемого воздуха для дальнейшего применения в системе предварительного нагрева воды. «Мы владеем такой технологией, — отмечает он, — у нас есть соответствующее оборудование, но вот только нужно ли оно в массовом строительстве при низкой стоимости электроэнергии?»
Технический директор ООО «Фабрика Вентиляции ГалВент» Дмитрий Махотин напоминает, что в Советском Союзе вообще не было понятия «бытовая система вентиляции», сплит-системы, компактные приточно-вытяжные установки для квартир и т. д. Самой лучшей вентиляцией в квартирах были открытые жарким летом окна и форточки, в административных зданиях из окон виднелись оконные кондиционеры, но все это уже в прошлом. «На данный момент на российском рынке представлен огромный спектр систем вентиляции бытового назначения, которые устанавливаются в квартирах совершенно различной площади — от 20 м2 и более, в загородных домах, небольших офисах, салонах красоты и т. д. Но, как практика показывает, после подбора основного оборудования бытовой системы вентиляции ко всему остальному, входящему в состав системы, уделяется меньшее внимание. Даже если вы поставили в квартиру или дом самый дорогой канальный вентилятор в шумоизолированном корпусе или установили приточно-вытяжную систему с автоматикой, но при этом сэкономили на воздуховодах, элементах системы и использовали самую дешевую систему монтажа, вы обязательно получите систему, которая по своим потребительским свойствам будет работать на 30–40% от ее стоимости», — отмечает эксперт.
Важно очень ответственно подходить к вопросу монтажа, продолжает тему Игорь Губин. Специалист рекомендует всегда обращаться к опытным специалистам. «Однако, если вы занимаетесь организацией вентиляции самостоятельно, обратите внимание на следующее. Во-первых, не стоить экономить на материалах и оборудовании. От качества вентиляционного оборудования зависит не только срок службы системы, но и ваша безопасность. Во-вторых, необходимо устанавливать нагреватель воздуха в приточной системе вентиляции. Это нужно для защиты от промерзания помещения и оборудования. В-третьих, необходимо исключить монтаж системы вентиляции только на гибких воздуховодах. Этот тип воздуховодов имеет очень большое сопротивление и снижает эффективность вентиляции, поэтому используйте их только там, где это необходимо. Также важно делать расчет при использовании дизайнерских решеток. Ну и, конечно же, очень важно читать инструкции и паспорта на оборудование, соблюдать условия эксплуатации и своевременно обслуживать вентиляционные системы», — добавляет эксперт.
Мнение:
Игорь Губин, технический директор ООО «ПП «Благовест-С+»:
— Мы видим нестабильность на рынке, некоторые компании закрываются, а производители уходят с рынка. Но есть и такие, которые находят пути развития даже в настоящих непростых условиях. Так, например, компания «Благовест» остается одним из ведущих поставщиков европейского оборудования в России. У нас налаженные логистические цепочки, что позволяет поддерживать бесперебойные поставки. Кроме этого, мы наблюдаем увеличение спроса на вентиляционные установки собственного производства под брендом «Фьорди».