Создавая мосты
В России активно ведется строительство современных мостов-гигантов. Государственная поддержка и передовые технологии способствуют успешной реализации этих проектов.
За последние шесть лет в России ввели в эксплуатацию более 1,8 тыс. мостов и путепроводов в рамках национального проекта «Безопасные качественные дороги». В их числе — мосты-гиганты протяженностью более тысячи метров.
Напомним, самым длинным мостом в России и одним из крупнейших в Европе считается Крымский. Его протяженность составляет 19 км, был открыт в 2018 году. Это один из самых значимых проектов в сфере транспортной инфраструктуры России, обеспечивающий непрерывное сообщение между Крымом и остальной частью страны.
За последнее десятилетие были введены в эксплуатацию в России и другие мосты-гиганты, меньшие в сравнении с Крымским по протяженности, но также важные для развития региональной, федеральной и международной транспортной инфраструктуры. Так, в 2024 году были открыты мост через Волгу в обход Тольятти (общая протяженность 3750 м), мостовой переход в районе Уфы (2670 м), мост через Суру в Чувашии (2416 м), мост через Каму на обходе Нижнекамска на строящемся продолжении трассы М-12 «Восток» (1300 м) и др.
В рамках национального проекта «Безопасные качественные дороги» до 2030 года планируется построить более 100 мостов общей протяженностью более 40 км, включая и мосты-гиганты. Самым большим из них должен стать 12-километровый мост через Волгу на южном обходе Саратова, который станет вторым по протяженности после Крымского.
Государственный интерес
По словам главного инженера АО «Институт “Стройпроект”» (входит в ГК «Нацпроектстрой») Бориса Суровцева, рост числа знаковых объектов, в том числе больших мостов, напрямую связан с общим ростом инвестиций в дорожно-строительную отрасль, а именно: в крупные государственные проекты федеральных трасс и развитие ГЧП-договоров в регионах. За последние 25 лет в России реализовано огромное количество таких объектов. Выделить особые в определенной степени затруднительно. Но, конечно, это Крымский мост, мосты-гиганты на Дальнем Востоке. Интересные проекты – Живописный мост в Москве, Бугринский мост в Новосибирске.
«Как житель Санкт-Петербурга я не могу не отметить проект Западного скоростного диаметра. Совершенно уникальный проект и для своего времени, и в целом. Из реализуемых сейчас объектов особо выделяется мост через реку Лену в Якутии. Проект во всех смыслах выдающийся, мост с такими рекордными параметрами в настолько суровых условиях строительства, пожалуй, не имеет никаких даже приближенных мировых аналогов. И еще долгое время, полагаю, не будет их иметь», — считает эксперт.
Мосты-гиганты действительно сейчас активно строятся в России, подтверждает главный эксперт направления «Дороги и мосты» ГК «Нацпроектстрой» Сергей Минаев. Из построенных компаниями НПС за последние два года можно отметить мосты через Волгу около Казани на обходе Тольятти, через Каму на обходе Нижнекамска: «Чтобы построить мосты такого уровня, необходимо объединять ресурсы — как денежные, так и технические. Например, сейчас в Перми строится внеклассный железнодорожный мост через Каму. В этом задействованы ресурсы сразу четырех мостоотрядов компаний, входящих в НПС».
Директор по развитию ГК ПСК Рубен Чинарьян считает, что упор на строительство мостов-гигантов — это, безусловно, непосредственное решение высшего руководства страны. «Мы в ПСК хорошо помним, какое внимание Владимир Путин, а также Дмитрий Медведев уделяли строительству вантовых мостов во Владивостоке. С тех пор тренд на мосты-гиганты уже 15 лет идет только по нарастающей. Нам как производителю приятно, когда президент страны открывает вантовый мост через Оку в Муроме и слышит от строителей М-12 положительный отзыв о нашей скользящей опалубке. В целом незначимых мостов в стране не строится, это всегда очень продуманные проекты», — добавляет он.
Ускорить процесс
По мнению экспертов, ускорить реализацию проектов помогают новые технологии в проектировании и строительстве мостов, использование инновационных методов работ, принятие нестандартных решений.
Одно из главных достижений последних лет — это ускоренный рывок в развитии информационных систем, рассказывает Борис Суровцев. BIM-технологии прочно вошли и закрепились на всех этапах жизненного цикла сооружений, в том числе в мостостроении. «Также можно отметить, что постепенно в РФ начали разрабатываться стали повышенной прочности, в том числе отлажено производство высокопрочной проволоки, необходимой для вантовых систем. Большое развитие получили системы мониторинга, диагностики строительных конструкций. Развивается и заводское производство мостовых конструкций — как металлических, так и железобетонных. Надо понимать, что мосты относятся к очень сложным инженерным сооружениям как с точки зрения проектирования, так и строительства. Для реализации таких объектов требуется очень высокая квалификация специалистов».
Схожие выводы делает и Сергей Минаев. Принципиально новые технологии относятся, скорее, к теме проектирования — в первую BIM-технологии. Новшества непосредственно в строительстве есть, но, видимо, это развитие уже имеющихся технологий сварки и резки металла, контроля за состоянием сооружений, использования более современной и эффективной техники. «В частности, при строительстве мостов через Волгу применялось такое новшество, как плавучий бетонный завод. Он позволил вести непрерывное бетонирование русловых опор. Разработаны и применяются новые типы опускных ящиков и скользящей опалубки».
Внедрение новых технологий в массовое мостовое строительство, полагает Рубен Чинарьян, — это во многом бюрократический и организационный процесс, где много и долго необходимо взаимодействовать с профильными институтами. «Так, очень важный итог 2024 года — введение нового ГОСТ 34278-2024 по механическим муфтовым соединениям, которые все больше заменяют сварку. Похожие процессы происходят и в других отраслях строительства, например, в 2024 году вместе с Госкорпорацией “Росатом” мы доработали СТО СРО-С 60542960 00011-2024 ”Требования к механическим соединениям арматуры железобетонных конструкций при строительстве”».
В ходе реализации проектов довольно часто требуется внедрение новых производственных решений для достижения наилучших результатов, отмечает генеральный директор ООО «Мостмеханика» Григорий Яблочков. В частности, это произошло при строительстве моста через Суру. «Основной особенностью при выполнении работ было совместное с заказчиком БТС-Мост решение по изменению проектного решения по технологии надвижки пролетного строения моста суммарным весом 10 500 тон и длиной 930 метров. Выполнив анализ вспомогательных конструкций, нам удалось существенно сократить их объем за счет применения прядей из высокопрочного каната и тросовой гидравлической системы, при этом обеспечить достаточно высокие скорости движения не менее 15 м/час, в том числе в зимний период», — подчеркнул он.
Светотехнический расчет
После завершения строительства моста не менее важно обеспечить его качественную эксплуатацию. На ряде мостов-гигантов нашей страны установлены опоры освещения нашей компании, отмечает коммерческий директор АО «АМИРА» Андрей Ермаченков. В их числе — Президентский мост через Волгу в Ульяновске, Николаевский и Высокогорский мосты через Енисей в Красноярском крае, Красный Дракон через Иртыш в Ханты-Мансийске, мост через Кольский залив в Мурманске. На мостовых сооружениях, эстакадах и подъездных дорогах используются разные опоры — чаще обычные граненые конические силовые и несиловые. К примеру, для моста через Суру в Чувашии установлены 200 таких опор. Они удобны тем, что при относительно небольшом весе устойчивы к ветровым и климатическим нагрузкам; легки в монтаже; цинковое покрытие защищает изделие от коррозии, продлевая срок службы опоры и сохраняя ее внешний вид.
«Но не всегда на мостах используется именно это решение для освещения. Для Высокогорского моста через Енисей, например, выбрали граненые изогнутые опоры, продолжая линию подъездной дороги. Таким образом, сложился единый ансамбль, где ряд изогнутых, арочных опор плавно перетекает в конструкцию моста. В целом особых сложностей в области освещения мостов нет. В плане импортозамещения и нормативной базы все отрегулировано, много крупных российских производителей, способных сделать грамотный светотехнический расчет. Как правило, производственные мощности крупных производителей и квалификация их сотрудников позволяет воплотить в жизнь любые идеи проекта», — резюмирует он.
Требуется доработка
Внедрение ТИМ в изыскательскую деятельность, по мнению специалистов, требует не только адаптации существующих нормативных документов, но и разработки специализированных стандартов.
Технологии информационного моделирования активно внедряются в изыскательскую деятельность, позволяя повысить точность и эффективность реализации проектов. Благодаря ТИМ изыскания становятся более детализированными и информативными.
Вектор на цифровизацию
По словам генерального директора ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николая Олейника, ТИМ-визуализация существенно повышает эффективность работы с данными изысканий. Трехмерное представление геологических слоев, экологических факторов, а также цифровые модели местности позволяют быстрее принимать проектные решения. Интерактивные модели дают возможность анализировать различные сценарии освоения площадки, оценивать риски и оптимизировать проектные решения на ранних стадиях. «За последние два года спрос на ТИМ-модели изысканий вырос более чем в три раза. Около 50% наших заказчиков теперь требуют предоставления данных в формате информационных моделей. Особенно высокий интерес проявляют девелоперы крупных проектов и государственные заказчики. Мы прогнозируем дальнейший рост спроса, особенно в связи с постепенным переходом госзаказа на ТИМ-технологии», —добавляет он.
С данными выводами согласен и генеральный директор проектно-изыскательской компании «ЭПИР» Константин Бакиров. Все больше заказчиков, отмечает он, начинают понимать, что качественная цифровая модель участка — это инвестиция в успешную реализацию проекта. Особенно востребованы BIM-модели в следующих случаях: при реализации крупных инфраструктурных и промышленных проектов, в государственных закупках, где ТИМ становится обязательным требованием, при строительстве в сложных геологических условиях. «Если раньше инженерные изыскания предоставлялись в виде текстовых отчетов, таблиц и чертежей, то теперь заказчики все чаще запрашивают ТИМ-модель, содержащую пространственно привязанные геоданные, слои грунтов, гидрогеологические объекты, подземные коммуникации и т. д. С уверенностью можно сказать, что использование ТИМ-моделей инженерных изысканий неуклонно растет, особенно среди клиентов, ориентированных на современные технологии и комплексный подход к управлению проектами. Эта тенденция отражает общий вектор цифровизации строительной отрасли и стремление всех участников проекта к большей точности, наглядности и эффективности».
«На данный момент отмечаем очень высокую востребованность технологий информационного моделирования в инженерных изысканиях, в частности геодезических. Использование ТИМ-модели позволяет наглядно увидеть существующий рельеф местности, расположение зданий и инженерных сетей, выполнить оптимальную посадку зданий. Предварительное моделирование инженерных изысканий особенно актуально для местностей с характерно выраженным рельефом. Оптимальная посадка здания существенно оптимизирует затраты на реализацию проекта», — считает руководитель отдела генерального плана WE-ON Илья Самохвалов.
По словам руководителя отдела инженерных геологических изысканий ГК ОЛИМПРОЕКТ Ивана Якушева, ТИМ в инженерных изысканиях — тема сложная. Спрос на него есть, но чаще он продиктован недавно введенными нормативами, а не реальной необходимостью, особенно на госконтрактах. «Изыскательская отрасль к этому просто не готова: у большинства компаний нет подходящих инструментов, а трудозатраты остаются высокими. Конкретно наша компания прошла большой путь, прежде чем у нас появилась собственная система, которая позволяет собирать, обрабатывать и визуализировать данные в пригодной для передачи в проектные программные комплексы форме, но даже при этом все требует проверки и доработок вручную. Подавляющее большинство коллег-изыскателей, особенно в регионах, до сих пор работают в привычном режиме: отчеты, фото, PDF. Пока ТИМ-модель — это, скорее, дополнительная работа, чем реальный стандарт. При этом ее ценность часто недооценивают: заказчики не всегда понимают, что качественная модель стоит денег. Но тренд задан. Мы не ждем, когда ТИМ в изысканиях станет нормой, мы уже учимся работать в этом контексте, чтобы не догонять, а опережать».
Необходимы спецстандарты
В настоящее время российскими властями продолжается разработка правил и регламентов использования технологий информационного моделирования. По словам Николая Олейника, профессиональное сообщество поддерживает инициативы Минстроя России и Главгосэкспертизы о включении изысканий в состав информационной модели согласно Постановлению Правительства РФ № 614 от 17 мая 2024 года, а также разработку классификаторов, соответствующих видам изысканий, в рамках ГК «Цифровая экономика» и методических рекомендаций ФАУ «Главгосэкспертиза России» по представлению информационных моделей для экспертизы. Также представители отрасли считают важным развитие национальных стандартов и сводов правил, таких как ГОСТ Р 21.1101-2020 и ГОСТ Р 57563-2017, которые регулируют представление результатов инженерных изысканий в цифровом формате. Кроме того, изыскатели видят необходимость в общественном обсуждении СП «Требования к представлению геологических изысканий в BIM». Поддерживают внедрения стандартов обмена информацией между участниками ИМ, таких как IFC, а также открытых форматов обмена геоданными.
«На наш взгляд, для более эффективного применения ТИМ в изыскательской сфере необходимо разработать дополнительные отраслевые регламенты и стандарты, учитывающие аспекты их деятельности. Геология имеет уникальную структуру, в которой важны стратиграфия, лабораторные данные и прослеживаемость пластов, но сейчас нет единого стандарта для цифрового моделирования геологических тел в ТИМ. Экологические изыскания собирают множество точечных и распределенных данных, требующих систематизации, точной привязки и интеграции с результатами мониторинга. Унификация представления данных в этих областях повысит качество проектирования, упростит прохождение экспертизы, а также обеспечит возможность анализа и повторного использования информации на стадии эксплуатации объектов. Таким образом, создание специализированных стандартов для инженерных изысканий в рамках ТИМ является логичным и необходимым шагом на пути цифровой трансформации изыскательской отрасли», — считает Николай Олейник.
Мы также поддерживаем создание единых стандартов, продолжает тему Иван Якушев, но с четким разделением: геология и экология — разные дисциплины с разной ролью в проектировании. «Геология — это основа для расчета конструкций и фундаментов, а экология, за редкими исключениями, конструктив не затрагивает. Поэтому BIM для экологии — скорее, табличная модель с приоритетными индикаторами, локализованными под особенности конкретного региона. В то же время для геологии необходимо аккумулировать лабораторные и полевые данные в структурированную, проверяемую базу. Главное — не перегружать ее деталями, не несущими практической ценности, а фокусироваться на информации, пригодной для повторных расчетов и моделирования», — констатирует представитель ГК ОЛИМПРОЕКТ.
По словам Ильи Самохвалова, в сопроводительной документации к изысканиям хотелось бы видеть приложенными исходные модели xml. Это бы значительно повысило и качество, и оперативность работы с ТИМ-моделью инженерных изысканий. «Было бы здорово объединить некоторые изыскания или так же в объеме получать комбинированные изыскания, например геодезические объединить с геологическими или дендрологическими изысканиями. Это позволило бы наглядно, на ранних стадиях видеть существующее положение. Отображение существующих инженерных сетей, зданий и сооружений в ТИМ стало бы огромным приобретением на ранних этапах», — полагает он.
Подготовка 3D-моделей грунтов, отмечает Константин Бакиров, — важный этап в геотехническом моделировании, позволяющий визуализировать геологическое напластование, учитывать сложные пересечения слоев грунта, зоны ослабленных пород, карстовые полости, уровень и направление движения подземных вод. Это дает возможность заранее выявить потенциально проблемные зоны и снизить неопределенность в дальнейших инженерных расчетах. «Интеграция этих моделей в геотехническое 3D-моделирование существенно упрощает и ускоряет расчеты, обеспечивая более точную оценку взаимодействия системы “фундамент — основание”. Это особенно важно при проектировании, реконструкции, усилении зданий и сооружений, когда даже небольшие особенности грунтового основания могут существенно повлиять на поведение конструкции», — резюмирует глава ПИК «ЭПИР».
Использование ИИ на производствах минеральной изоляции
ТЕХНОНИКОЛЬ планирует создать цифрового двойника технологической линии для проведения экспериментов в виртуальной реальности, а также внедрять системы машинного зрения и анализа данных с помощью ИИ. В прошлом году вложения в цифровые проекты достигли 50 млн руб.
Совместно с Российским технологическим университетом МИРЭА ТЕХНОНИКОЛЬ начнет проект по использованию искусственного интеллекта для анализа данных, накопленных в системе управления и мониторинга производством компании (MES). Также планируется создание цифрового двойника технологической линии по выпуску каменной ваты. Цифровая модель даст возможность проводить эксперименты с рецептурой продуктов и настройками оборудования в виртуальной реальности и отслеживать, как при этом меняется качество материалов и эффективность производственных процессов. И только после этого исходя из результатов принимать решения о практической реализации.
«Цифровизация позволяет повысить качество управления предприятием, уйти от рутины, решить проблему с кадрами и, конечно, снизить текущие расходы и производственные издержки. Например, применение ИИ для анализа данных может помочь найти те зависимости, которые мы сейчас не способны увидеть, а в дальнейшем – принимать более взвешенные, продуманные и правильные решения», – отметил Денис Гусев, технический директор направления «Минеральная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ.
Ряд проектов по цифровизации производства ТЕХНОНИКОЛЬ направлен на импортозамещение. Так, на заводе каменной ваты в Белгороде удалось заменить систему управления оборудованием Infor EAM, прекратившую поддержку российских пользователей, на отечественный аналог. Уже началось масштабирование этого решения на предприятия в Заинске (Татарстан), Челябинске и Юрге. До конца года ею оснастят остальные заводы каменной ваты.
Для обходов и осмотров оборудования компания разработала собственное программное обеспечение «Мобильный обходчик». Это приложение к EAM-системе, которое использует VR-технологии для обслуживания производственных установок. Его тестирование завершается на заводе каменной ваты в Заинске. В промышленную эксплуатацию приложение запустят в конце мая. Инвестиции в создание ПО составили 5,5 млн рублей и окупятся всего за 4 месяца. Это решение позволит ежегодно экономить около 10-12 млн руб.
Часть средств ТЕХНОНИКОЛЬ потратит на внедрение цифровых технологий на новых заводах минеральной изоляции на основе стекловолокна в Московской (Серпухов) и Новгородской (Чудово) областях. Здесь установят системы машинного зрения на основе нейросетей, направленные на повышение безопасности труда. Они будут интегрированы с системой управления производством и смогут отключать оборудование при появлении человека в опасной зоне. Аналогичными системами уже оснащено 7 заводов каменной ваты на территории РФ. Завершить проект планируется в 2027.
Кроме того, на заводах в Серпухове и Чудове появится система управления производством MES. Она позволяет оперативно получать данные с технологических линий, использовать их для дальнейшей аналитики и вести отчетность на единой платформе. MES-системы уже действуют на 8 заводах каменной ваты ТЕХНОНИКОЛЬ в России. В Чудове проект будет завершен уже в июне 2025, затем к его реализации приступят в Серпухове.