Этапы строительства мостового перехода: исследования, проектирование, возведение
Этапы строительства мостовых переходов можно условно разделить на подготовительный и основной. Первый включает в себя проведение разного рода изыскательных работ, а также проектирование с учетом результатов данных исследований. Второй – это, собственно, возведение конструкции.
Каждый из этапов имеет конкретные цели и свои особенности, на каждом участке задействованы специалисты разного профиля. И все идет в строгом соответствии с планом, так как без определенного порядка работ добиться желаемого результата не представляется возможным.
Конструкция мостовых переходов
Любая надводная переправа и все связанные с ней сооружения составляют в комплексе мостовой переход. В общем случае он состоит из опор и пролетов моста, подходов к нему на насыпях либо в выемках, различных регуляционных конструкций. В случае временного или деревянного моста дополнительно в комплекс сооружений перехода включаются ледорезы.
Еще не так давно было принято считать, что дорога должна пересекаться с осью водной преграды под прямым углом. Сегодня косоугольные пересечения мостов с реками отнюдь не редкость. Более того, всё чаще встречаются криволинейные надводные переправы. Продольная ось моста небольшой протяженности может быть не перпендикулярна осям опор, если в этом есть необходимость. Хотя конструкция пролетного сооружения при этом будет заметно усложнена.
Этапы строительства мостового перехода начинаются с проектирования, для которого требуются данные по геологии и гидрологии участка. Кроме того, необходимо составить продольный профиль, охватывающий береговую, пойменную части и главное русло. Также понадобятся высотные отметки, которые определяют режим преодолеваемого водоема. В частности, необходимо знать горизонты меженных и высоких вод, расчетный судоходный горизонт.
Длина мостового пролета рассчитывается в зависимости от имеющихся условий:
- Судоходные требования
Для каждой категории судоходства устанавливаются нормы, регулирующие длину судоходных пролетов в свету, при условии, что оси моста и русла перпендикулярны. Если проектируется косоугольное пересечение, судоходный канал в месте пересечения искривлен, или в данном месте необходимо обеспечить маневрирование судов (например, в портах), длину пролетов следует увеличить.
Требования экономии
При возведении балочных мостов максимальная экономия обеспечивается, когда стоимость пролетных конструкций (без учета дорожного полотна) приблизительно равна стоимости опор. Поэтому с увеличением глубины водоема, а следовательно, и с увеличением высоты опор и с их удорожанием, увеличиваться должны и пролеты в длине.
Требования унификации
Здесь подразумевается максимальное использование типовых пролетных конструкций и сокращение различающихся между собой строений в рамках возведения одного моста. К примеру, пойменную часть мостовой переправы с большими перепадами высоты и стоимости опор имеет смысл сооружать из одинаковых по длине пролетов.
Условия ледоходного режима
Этот фактор важен на реках, подверженных мощным ледоходам, а также при строительстве временных мостов.
При возведении мостовых пролетов используют такую характеристику как строительная высота. Эта величина равна вертикальному расстоянию от нижней кромки пролетной конструкции до поверхности дорожного полотна по продольной оси моста. Строительную высоту могут измерять как над опорой, так и в середине пролета.
Максимально допустимый уклон в продольном направлении для автомобильных мостов обычно составляет 2-4%, для железнодорожных — 2-8%. Эти значения устанавливаются в заданиях на проектирование. По известным отметкам дорожного полотна над каждой опорой и по величине строительной высоты можно вычислить высоту надстройки для каждой опоры.
Используемые в балочных мостах промежуточные опоры состоят из фундамента, надстройки и подферменника. Их возводят на естественном основании, либо формируют различные по высоте свайные или оболочные ростверки, сооружают опускные колодцы и кессоны.
Надстройки опор бывают сплошными массивными и столбчатыми, с соединением в виде ригеля. Как правило, надстройки незначительно сужаются кверху с отклонением боковых поверхностей 1/20-1/30 от вертикали.
Железобетонная плита минимальной толщиной 40 см с карнизами и сливами, а также специальные площадки из железобетона под опорами образуют конструкцию, называемую подферменником. В свою очередь подферменник вместе с шкафной частью, телом устоя и фундаментной частью являются частью устоев — береговых опор.
Все этапы строительства мостового перехода выполняются в определенном порядке. Им предшествуют инженерные изыскания.
Порядок изыскательных работ перед проектированием мостового перехода
Изыскания в основном должны быть представлены следующими видами работ:
- Инженерно-геодезические изыскания
В процессе этого создают планово-высотное обоснование для проведения теодолитных и топографических съемок, осуществляют эти съемки, а также выполняют профилирование в продольном и поперечном направлениях и трассирование мостовых переходов.
Гидрологические обследования
На данной стадии собирают необходимые сведения по режиму водотока, обследуют долину водоема для выявления морфометрических характеристик. Также осуществляют съемку дна русловой части водоема, определяют скорость течения, расход воды, уклоны свободной поверхности и прочие параметры русла.
Инженерно-геологические изыскания
Составляют геологические и литологические разрезы данной местности, определяют почвенно-грунтовые характеристики, изучают гидрогеологию участка. Кроме того, в рамках инженерно-геологических работ осуществляют поиск местных строительных материалов.
Прочие мероприятия
В частности, по мере необходимости может обследоваться влияние проектируемого перехода на другие существующие гидротехнические сооружения, могут устанавливаться условия для судоходства, сплава лесных ресурсов и т. д.
В каждом виде изысканий используются методы геодезии. Специально для проведения этих работ формируют соответствующие партии (экспедиции), оснащенные требуемым оборудованием, в том числе геодезическим. При проектировании мостовых переходов инженерные изыскания проводят в 3 этапа: подготовительный, полевой и камеральный.
На стадии подготовительных работ изучаются имеющиеся топографические, гидрометеорологические, геологические и экологические сведения о данной местности. Прежде всего рассматриваются карты, планы, разрезы и материалы аэрофотосъемки по обследуемому району. Также в рамках подготовительного этапа проводят предварительное трассирование вариантов проектируемого перехода, определяют объемы работ для полевого этапа, формируют изыскательскую партию или экспедицию и снабжают ее всем необходимым оборудованием.
Непосредственно в полевых условиях в первую очередь производят топографическую съемку, чтобы получить топооснову в виде карт и планов. Кроме того, создают цифровую модель местности (ЦММ), обосновывающую выбор наиболее оптимального створа перехода. На основе выбранного варианта будут проектироваться все основные составляющие комплекса — мост, подходные пути к нему и регуляционные сооружения.
Наконец, камеральный этап посвящен обработке результатов полевых работ, подготовке ситуационных и топографических карт и планов, профилей и ЦММ. По проведенным в поле работам формируют отчеты. Камеральная обработка осуществляется с обязательным использованием современных автоматизированных систем (САПР, АСЦФ), компьютерной и сопутствующей периферийной техники.
Особенности проектирования мостовых переходов
Мостовой переход является не только переправой для транспорта с одного берега на другой. Это еще и гидротехническое сооружение, размеры и форма которого определяются гидрологическими и гидравлическими расчетами, а также характеристиками русла. Проектирование мостового перехода требует комплексного решения следующих задач:
- Создание оптимальных условий для грузопассажирского движения по мосту
- Обеспечение стабильного функционирования мостового перехода в течение длительного срока эксплуатации независимо от меняющихся условий речного стока, а также от природных изменений русла в условиях нарушенного строительством естественного речного режима
- Экономическое обоснование проектного решения, минимизирующее строительные и эксплуатационные расходы
- Учет требований речного транспорта и иных связанных с водной деятельностью отраслей хозяйства
- Минимизация негативного воздействия на окружающую среду
Рекомендуемый порядок действий при проектировании мостового перехода:
- Проведение гидрологического расчета (определяются расход воды или его уровень, а также вероятность превышения этих значений).
- Проведение морфометрического расчета (определение расхода воды и скорости течения в русловой и пойменной частях с учетом рассчитанного расхода).
- Утверждение нескольких вариантов пространства под мостом для пропуска воды, включая минимальное отверстие, перекрывающее только русловую часть реки.
- Определение характеристик размыва (общая глубина размыва в русле, глубина около каждой опоры, отметки подошвенной части фундаментов опор, изменение ширины русла под мостом после размыва) для каждого из утвержденных вариантов.
- Утверждение наиболее оптимального варианта пространства под мостом для пропуска воды.
- Расчет полного подпора и подпора около насыпи.
- Вычисление расчетного судоходного уровня.
- Определение отметок дорожного полотна на мосту и низкой пойменной насыпи.
- Проектирование продольного и поперечных профилей мостового перехода.
- Проектирование струенаправляющих дамб.
Данные задачи решаются с использованием большого объема исходных данных о речном режиме и об условиях надводного пресечения в данной местности. Для получения данных сведений необходимо провести комплекс изыскательских мероприятий, без которых начинать проектирование нельзя.
Основные этапы строительства мостового перехода
Весь процесс возведения мостового перехода состоит из нескольких этапов, включающих в себя освоение территории, монтаж конструкций, строительство опор и пролетов, демонтаж стройплощадки, испытательные мероприятия и т. д.
Значительную долю строительства занимает сооружение фундамента. Это достаточно сложный и трудоемкий комплекс работ, в процессе которого изучают возможные способы разработки грунта, определяют варианты укрепления и осушения котлованов, разрабатывают методику их подводного бетонирования. Свайные конструкции возводят ударно-вибрационным методом. Погружение свай осуществляется в предварительно пробуренные и забетонированные скважины. Железобетонные оболочки и металлические трубы погружают с использованием вибропогружателей и с разработкой грунта во внутренней полости.
Для сооружения плиты ростверка в ограждении применяют несколько способов, используя различные перемычки, плавучие и бездонные ящики. При выборе оптимальной вспомогательной конструкции для строительных работ следует учитывать конструктивные особенности фундамента и условия ведения этих работ.
После сооружения фундаментной части возводят опалубку, производят армирование и бетонирование надводных элементов, также выполняют распалубку и отделку поверхности. Для возведения опалубки используется древесина из хвойных пород, бакелизированная фанера и сталь. С целью защиты от коррозии данный элемент обрабатывается специальными антиадгезионными составами. Эта же мера предохраняет покрытие моста от оставления опалубкой следов и пятен.
Далее приступают к этапу армирования и бетонирования. Для этих целей используют башенный, стреловый, портальный или плавучий кран, который монтируют рядом с бетонируемой частью на специальных подмостях. Загрузка смеси в приемный бункер и подача ее в опалубку до уровня 90 метров осуществляется в основном с применением бетононасоса.
При возведении надфундаментной части сборных или сборно-монолитных опор устанавливают бетонные либо железобетонные блоки, монолитят стыки, образованные внутренние полости заполняют бетонной смесью, далее монтируют ригель опоры и бетонируют подферменники. Пролеты монтируют с учетом используемого в строительстве современного оборудования.
На практике используются ребристые и плитные пролетные конструкции. Сборные балочные пролеты состоят в свою очередь из монтажных блоков — балок и плит. Кроме того, такие конструкции могут различаться по типу армирования. Выделяют сооружения на основе каркаса из напряженной арматуры (обычно это пучки канатов К-1400) и из таковой без предварительного напряжения.
Гораздо реже применяются мостовые пролеты, собранные из сводчатых, пустотных и П-образных плит. Эксплуатация таких сооружений приводит к постепенному разобщению соединений, поэтому верх этих сооружений требуется укреплять накладными плитами из железобетонных монолитов. Обычно монтируют сборно-монолитные пролеты со сборными ребрами. По завершению монтажа такой конструкции бетонируют монолитную плиту.
Важное значение при сборке пролетных сооружений имеет точная установка балок на опоры. Максимальное отклонение от проекта составляет 5-10 мм. Установленные блоки также необходимо надежно закрепить в проектном положении.
Тавровые балки монолитятся следующим образом. Для начала в плите обнажают арматуру, дополнительно производят противоусадочное армирование. Затем монтируют щитовую опалубку и завершают процесс бетонированием стыков. В дальнейшем необходимо обеспечивать должный уход за бетоном.
Каждый этап строительства мостового перехода контролируется представителями заказчика с составлением актов приемки и оценкой качества работ.
С течением времени технологии возведения мостовых переходов развиваются. Однако не всем очевидны роль надводных переправ и время, затрачиваемое транспортом на объезд водных преград при отсутствии мостов. Возведенные конструкции будут эффективно выполнять транспортную функцию только при условии грамотного проектирования с точными расчетами, полноценно проведенных подготовительных работ и качественного строительства.
Источник