Мосты из стали и бетона: Технология строительства арочных мостов

Знаете ли вы, сколько требуется бетона для строительства моста протяженностью 19 км? Это сложно представить, а посчитать еще сложнее. К примеру, чтобы построить крымский мост на морском и сухопутном участках строители установили больше 7000 свай и 595 опор моста. На одну опору ушло в среднем 400 тонн металлоконструкций, а значит, на все опоры потратили столько железа, что из него можно было бы построить 32 Эйфелевы башни! Это интересный факт, но давайте теперь более подробно разберемся, в чем особенности строительства мостов из стали и бетона.

Фарватерный участок строительства Крымского моста, март 2018 года

Как правило, такие сооружения состоят из пролётных строений и опор. Пролётные строения служат для восприятия нагрузок и передачи их опорам; на них может располагаться проезжая часть, пешеходный переход, трубопровод. Опоры переносят нагрузки с пролётных строений на основание моста.Пролётные строения состоят из несущих конструкций: балок, ферм, диафрагм (поперечных балок) и собственно плиты проезжей части. Статическая схема пролётных строений может быть арочной, балочной, рамной, вантовой или комбинированной; она определяет тип моста по конструкции.В этой статье мы не будем рассматривать технологии строительства всех видов мостов, а остановимся на одной из них - технологии сооружения арочных мостов.

Мост Чаотяньмэнь (Chaotianmen Bridge) — арочный мост с самым длинным в мире пролетом

Арочный пролет, который вы видите на фотографии составляет - 550 м, что является мировым рекордом для арочных мостов на сегодняшний день. Высота моста- 46 м, а вес металлических конструкций составляет 45 тысяч тонн. Такой мост по праву можно считать шедевром мостостроения! Этот пример наглядно иллюстрирует сложность изготовления арочных конструкций, но существуют и более простые методы. К ним можно отнести строительство арочного моста с использованием фибропластиковых труб заполненных бетоном. Оно включает в себя несколько этапов:

• изготовление трубчатых арочных элементов из фибропластика;

• подготовку основания и возведения опалубки под фундаменты на строительной площадке;

• установку арочных элементов из фибропластика;

• заливку бетонного фундамента;

• укладку гофрированного настила из фиброармированного пластика;

• заполнение фибропластиковых арок бетоном;

• устройство бетонного защитного слоя по гофрированному настилу;

• установку элементов оголовков;

• устройство грунтовой (щебеночной) засыпки;

• устройство дорожной одежды и установку барьерных ограждений на мосту.

Такая технология подготовки может быть перенесена на сооружение двух или многопролетных мостов с несущими элементами из заполненных бетоном фибропластиковых трубчатых арок, а также на сооружение косых арочных мостов.

Для проверки несущей способности заполненного бетоном арочного трубчатого
элемента после его изготовления, нужно испытать конструкцию.

Изготовление трубчатых арочных элементов из фибропластика тоже включает в себя несколько этапов:

• сборку трубчатой конструкции из фибропластика;

• придание трубчатой конструкции арочной формы в соответствии с проектом;

• пропитка смолой.

Этот процесс занимает всего несколько часов, после чего арки могут доставляться на строительную площадку.

Процесс придания необходимой арочной формы трубчатой конструкции из углеродного фибропластика

Пока конструкция изготовленная для арки находится в пути, на строительной площадке осуществляется подготовка основания и возведение опалубки под фундаменты. Этот процесс включает в себя геодезические работы по разбивке плана сооружения, планировку площадок под фундаменты, при необходимости устройство котлована или сооружение свайного основания, а также установку опалубки и арматурного каркаса для фундаментов.

Установка опалубки и арматурного каркаса для фундамента

Установка арочных элементов из фибропластика производится с помощью крана, выравнивание арок по высоте производится с помощью рейки с уровнем, далее производится заливка бетона.

Установка арочных элементов из фибропластика

На этом этапе давайте остановимся и подумаем, с какими трудностями сталкиваются строители, когда наступает момент работы с бетоном.

Опыт показывает, что довольно значительно количество арочных мостов строится вдалеке от стационарных бетонных заводов. Трансакционные издержки на доставку бетона в труднодоступных местах очень высокие. Также качество доставляемого бетона будет низкое, поскольку бетонный завод вынужден использовать различные добавки влияющие на подвижность бетона, чтобы замедлить его загустение, а это сказывается в дальнейшем на прочности металла-бетонной конструкции. Арочные мосты, как правило выполняют очень важные функции. Иногда такие мосты - единственный способ попасть к поселениям, которые находятся вдали от города.

Судя из этого, можно сделать вывод, что целесообразно на труднодоступных объектах использовать технику, которая позволяет производить необходимое количество бетона непосредственно на самой строительной площадке. Практика показывает, что оптимальным решением для этого является такая техника как бетоносмеситель с самозагрузкой CARMIX.

В альтернативу такому бетоносмесителю еще можно рассмотреть стационарный бетонный завод, который разворачивается на месте стройки. Его производительность 150-200 кубов в день, но прежде чем его устанавливать необходимо получить разрешение на использование от администрации городского поселения, а это занимает время и доставляет определенные трудности.

Для мобильного бетонного завода разрешение не нужно, так как эта техника по документам ничем не отличается от обычного погрузчика.

Также, чтобы было выгодно использовать стационарный бетонный завод, нужно вырабатывать 200-300 кубов бетона в день не прерывая процесс его работы, ко всему этому, должен быть большой штат строителей, чтобы успевать производить такое количество смеси.

Развертывание стационарного бетонного завода для строительства арочного моста нецелесообразно и с экономической точки зрения, потому что бетона потребуется гораздо меньше, чем его придется произвести.

Бетоносмеситель с самозагрузкой может готовить и заливать раствор постепенно, не нарушая технологию строительства моста, так как на одну трубу арочной формы нужно всего 20-25 кубов, то он будет изготавливать бетон в тот момент, когда начнут заливать трубы.

Заливка бетонного фундамента

Для заливки арок следует использовать самоуплотняющийся бетон, при этом вибрационное уплотнение не допускается. Заливать бетон приготовленный строго по рецепту хотела бы каждая строительная компания, но привезенный раство с завода можно проверить, только если заказать экспертизу в независимой лаборатории. С бетоносмесителем CARMIX такой проблемы тоже не возникает. При производстве бетона можно контролировать весь процесс от выбора качественных инертных материалов, выбора марки бетона до точного соблюдения рецепта.

Загрузка инертных материалов через ковш бетоносмесителя

Далее производится устройство бетонного защитного слоя по гофрированному настилу для увеличения несущей способности конструкции. При необходимости по гофрированному настилу устраивается гидроизоляция. Бетонный слой наносится на арматурную сетку. После этого производится устройство грунтовой (щебеночной) засыпки, дорожной одежды и установка барьерных ограждений на мосту.

Нанесение защитного слоя бетона производится торкретированием или вручную

Приведенный выше алгоритм строительства моста с использованием заполненных бетоном фибропластиковых трубчатых арок в деталях показывает особенности реализации строительства и трудности с которыми может столкнуться строители. Но если использовать в этом деле высокопроизводительную технику, то в результате получается довольно эстетичное мостовое сооружение, это видно из примеров построенных сооружений с заполненными бетоном фибропластиковыми арочными несущими конструкциями, которые приведены ниже.