Строительство мостов (Курлянд) методичка

160

очень большой высоте, с пониженной жесткостью конструкций, необходимостью проведения искусственного регулирования в процессе монтажа (подтяжки подвесок).

Анкерные опоры воспринимают значительные сдвигающие и отрывающие усилия. Они имеют массивную конструкцию и должны быть надежно заделаны в грунт. В их конструкции в специальных доступных для осмотра камерах располагают специальные анкерные устройства для несущих кабелей моста. В этих камерах для уникальных мостов предусмотрены помещения, где расположены приборы для проведения мониторинга состояния конструкций в процессе эксплуатации и фиксации амплитуд колебаний сооружения.

В зависимости от геологического строения фундаменты анкер-

ных опор могут быть свайными на забивных сваях, на буровых сваях, на опускных колодцах или в виде замкнутой стены в грунте.

Глубина заложения подошвы фундаментов доходит при неблагоприятных геологических условиях до 60 м. При значительном обводнении грунтов применяется глубинное замораживание.

Фундаменты под пилоны могут иметь конструкцию аналогичную анкерным опорам. При большой глубине за рубежом используют опускные колодцы, подаваемые к месту опускания на плаву. Они могут иметь круглое или прямоугольное сечение, снизу имеются ножи. Тело кессона имеет двойные стенки, которые объединены сквозными связями. Кессоны изготавливают вблизи от строительной площадки, транспортируют на место опускания, закрепляют с помощью якорей. Далее проводится опускание колодца и подводное бетонирование внутренней полости. После укладки подводного бетона (underwater concrete) бетонируется верхняя плита. Так, кессон моста Akashi в Японии имеет диаметр 80 м и заложен на глубину 60 м. При бетонировании используют специальные бетонные заводы, расположенные на баржах. При бетонировании подводным способом применяют бетонолитные трубы, которыми подают бетон в отдельные отсеки между двойными стенками. Внутреннее ядро бетонируют на полное сечение с подачей смеси одновременно через большое количество бетонолитных труб. Используют цемент с низкой экзотермией. Бетонирование проводится непрерывно со скоростью 5 см/ч. Для верхней покрывающей плиты в сложных условиях (мосты через морские проливы) используют фибробетон и полимерные добавки

161

для исключения карбонизации. Верхняя поверхность плиты покрывается также полимерным материалом против карбонизации.

Монтаж пилонов. Основными трудностями монтажа являются:

•обеспечение точности изготовления и монтажа;

•колебания конструкции под действием ветра;

•необходимость обеспечения безопасности и скорости монтажа.

Впроцессе сборки необходимо обеспечивать точность по длине элементов ±1 мм, перпендикулярность 1/10000. Подавление колебаний осуществляют с помощь специальных гасителей, проводя предварительные испытания в аэродинамической трубе.

Для висячих мостов малых пролетов сборку пилонов можно провести в горизонтальном положении, а затем поднять конструкцию в проектное положение поворотом.

Монтаж кабелей. Существуют два метода монтажа кабелей из параллельных проволок висячих мостов больших пролетов:

•метод «прядения» кабеля из отдельных проволок (AerialSpinning method);

•метод монтажа из предварительно заготовленных канатов из па-

раллельных проволок (Prefabricated Parallel Wire Strand method).

Прядение кабелей имеет 150-летнюю историю и заключается в протяжке проволок с помощью специального прядильного колеса. Для прядения вначале устраивают рабочие подмости на вспомогательных канатах, подвешиваемых на пилонах. Эти подмости располагают по очертанию несущих кабелей, но несколько ниже их. Затем вдоль оси каждого кабеля подвешивают бесконечный канат для перемещения прядильных колес (рис. 9.6).

На анкерных опорах располагают бухты с проволокой. Между анкерными башмаками кабеля на устоях протягивают направляющую проволоку, регулируют ее длину и положение в пролетах. По ней уже без регулировки укладываются все последующие проволоки. Затем работы проводят по стадиям:

1.Конец проволоки с барабана обводят вокруг прядильного колеса и закрепляют конец на устое (эта операция одновременно проводится на обоих берегах).

2.Бесконечный канат тянет навстречу друг другу по две или более проволоки.

162

3.Когда прядильные колеса доходят до устоев, канат останавливают, проволоку снимают с колес и надевают на анкерный башмак.

4.Циклы прядения продолжают до момента, когда будет уложено расчетное количество проволок для образования пряди. Все смонтированные проволоки подтягивают и выравнивают с направляющей проволокой.

5.Все пряди объединяют в один кабель с помощью специального кольцевого пресса.

Метод монтажа из заранее приготовленных прядей более эффективен. При этом используется проволока оцинкованная с пределом прочности 1800 Н/мм2.

Монтаж балок жесткости осуществляют по схеме, зависящей от конструкции моста, пролета, режима реки и других факторов. В первую очередь монтируют подвески. Для пролетов до 100 м и небольшой глубине воды балку жесткости собирают на сплошных подмостях или временных опорах. При больших пролетах применяют навесную сборку.

При навесной сборке порядок монтажа балки жесткости выбирают таким, при котором деформации несущих кабелей по мере возрастания нагрузки в течение всей сборки будут иметь наименьшую величину. С этой целью сборку ведут от середины к концам пролета или с концов к середине.

Для больших пролетов балку жесткости целесообразно монтировать крупными блоками с подачей их на плаву. В мировой практике мостостроения стала популярной схема навесного монтажа, впервые примененная для Севернского висячего моста в Великобритании. Балка жесткости хорошо обтекаемой формы (рис. 9.5, б) сварной ортотропной конструкции разделяется на отдельные блоки длиной около 20 м.

На первой стадии на сборочной площадке на берегу из плоских элементовосуществляютукрупнительнуюсбокублоковбалкижесткости.

На второй стадии блоки балки жесткости герметизируют специальными заглушками в диафрагмах и подают к месту монтажа с помощью буксиров.

На третьей стадии методом навесной сборки специальными подъемниками блоки устанавливают в проектное положение.

Этот метод был использован при строительстве висячего моста через р. Иртыш в Казахстане с главным пролетом 750 м. Работы по строительству были выполнены японской фирмой в 1998-2000 гг.

163

10. Устройство мостового полотна

10.1. Общие сведения

Мостовое полотно является наиболее нагруженным в процессе эксплуатации элементом моста. Оно находится под воздействием силовых и природных факторов (динамическое воздействие транспорта, дождевая вода и снег, противогололедные реагенты, нагрузки от механизмов, используемых при эксплуатации мостов и дорог, температурные воздействия и проч.). Покрытие проезжей части (особенно при некачественной укладке) и деформационные швы в первую очередь выходят из строя при эксплуатации. На долговечность мостового полотна отрицательно влияют ошибки проектов и строительные дефекты.

За последние 30 лет конструкция мостового полотна сильно изменилась. В обязательном порядке по инициативе проф. Е.Е. Гибшмана стали устраивать ограждения безопасности проезжей части, которые раньше отсутствовали, и поэтому практически на каждом мосту происходили аварии с падением автомобилей с моста. Большое внимание в последние годы уделяется совершенствованию гидроизоляции и деформационных швов. Новые решения применяются в системе водоотвода (дренаж).

Важнейшее значение имеет качественная гидроизоляция. К сожалению, в мостах, построенных 30...40 лет назад, за время эксплуатации произошли протечки и как следствие выщелачивание и разрушение плиты проезжей части, коррозия арматуры главных балок, коррозия металла стальных пролетных строений.

Мостовое полотно включает конструкцию дорожной одежды, ограждения безопасности проезжей части, систему гидроизоляции и водоотвода, перила и прохожую часть со своим покрытием.

10.2. Устройство дорожной одежды, гидроизоляции, дренажа, ограждений проезжей части

Дорожная одежда включает в общем случае при железобетонной плите проезжей части: выравнивающий бетонный слой толщиной не менее 30 мм из бетона (при монолитной плите отсутствует), гидроизоляцию, защитный слой толщиной не менее 60 мм, асфальтобетонное покрытие (рис. 10.2).

166

Рис. 10.4. Порядок укладки рулонной гидроизоляции

Рис. 10.5. Соединение полотен изоляционного материала

Грубая затирка проводится сначала с использованием диска, а затем с помощью лопастей затирочной машины. При производстве всех указанных работ рабочие должны находиться за пределами зоны свежеуложенного бетона. После укладки и ухода за бетоном выравнивающего слоя проводятся проверка соответствия проекту продольных и поперечных уклонов, паспортов на бетон и контроль прочности бетона.

167

Гидроизоляция является наиболее ответственной конструкцией мостового полотна. При некачественной гидроизоляции вода может свободно проникать через железобетонную плиту проезжей части и вызывать выщелачивание бетона и коррозию арматуры, при этом срок службы сооружения резко снижается и возникает необходимость капитального ремонта с заменой мостового полотна.

Внастоящее время применяется в основном рулонная гидроизоляция наплавляемого типа [20] («Изопласт», «Мостопласт», «Техноэластмост» и др.).

Может применяться также мастичная гидроизоляция типа «Рабберфлекс-55» (однокомпонентная полиуретановая мастика), которая при качественном выполнении дает хорошие результаты.

При устройстве гидроизоляции необходимо строго соблюдать технологию работ. Обследования мостов показывают, что качественно выполненная гидроизоляция служит более 60 лет. Например, на Бородинском мосту, который был построен в 1912 г., гидроизоляция из битума и армирующей джутовой ткани работает до настоящего времени. На каменном мосту через р.Пахра на автодороге МоскваКашира гидроизоляция выполнена из толя, наклеенного на битуме. Сооружение до настоящего времени находится в эксплуатации.

При некачественном исполнении протекает самая современная и дорогостоящая гидроизоляция. За последние 30 лет применялась гидроизоляция, выполняемая на месте и состоящая из трех слоев битумной мастики и двух слоев армирующей стеклосетки. Она оказалась неудачной, поэтому многие мосты имеют значительные протечки.

Впрактике эксплуатации мостов можно отметить случаи замены мостового полотна с повторным устройством некачественной гидроизоляции. На этих мостах периодически проводятся ремонтные работы, которые создают значительные затруднения движению транспорта.

При производстве работ по устройству гидроизоляции необходимо выполнять требования регламента, проводить контроль влажности выравнивающего слоя, визуальный контроль поверхности вы-

168

равнивающего слоя (наличие трещин, раковин, щебенистости поверхности, волны и т.п.) и устроивать экспериментальные участки гидроизоляции, проверять адгезию гидроизоляции к основанию.

Широко применяемая наплавляемая рулонная гидроизоляция имеет толщину 4,5; 5,0; 5,5 мм. На нижней поверхности имеется полиэтиленовая пленка (при нагревании расплавляется), далее расположен битумно-полимерный наплавляемый слой, армирующая ткань (обычно полиэстер) и защитный слой на полимерно-битумной основе.

Работы должны проводиться в сухую безветренную погоду при температуре не ниже +5°С. Сначала проводят гидроизоляцию у водоотводных трубок, закладных деталей ограждений безопасности, мачт освещения. Наплавление рулонов начинают с пониженных участков с нахлестом вдоль оси моста 15 см и поперек 10 см (рис. 10.4, 10.5). Наплавление с малым нахлестом (на практике до 5 мм) приводит к протечкам через плиту проезжей части на новых мостах.

Рулоны могут быть уложены и наплавлены с помощью специальных машин, ручных тележек с форсунками, в которые подается воздушно-пропановая смесь. В местах образования «пузырей» производится надрез и дополнительное наплавление ручной воздушнопропановой горелкой.

После визуального контроля гидроизоляционного ковра проводится установка арматурных сеток в проектное положение (укладка арматурных сеток на поверхность гидроизоляции запрещается). Технология укладки бетона защитного слоя аналогична вышеизложенной для выравнивающего слоя.

Устройство водоотвода и дренажа. Наиболее распростра-

ненным и надежным водоотводным устройством являются водоотводные трубки.

Водоотвод без устройства водоотводных трубок за счет поперечных и продольных уклонов часто приводит к попаданию воды на фасадные поверхности несущих конструкций пролетного строения.

Водоотводные трубки заделывают в тело бетона монолитной конструкции ПС или в некоторых случаях в плите пробуриваются отверстия. Трубки изготавливают из чугуна (наиболее надежно), стали или пластика.

169

Потребная пропускная площадь трубок 1 см2/м2 проезжей части. Особенно тщательно необходимо выполнять сопряжение водоотводных трубок с гидроизоляцией (при эксплуатации в этих местах часто возникают протечки). Внутрь водоотводной трубки вставляется воронка, прижимающая гидроизоляцию. Сверху воронки для предотвращения засорения трубок грязьюустанавливаютспециальныерешетки.

По осям водоотвода с двух сторон устраивается дренаж, который должен отводить воду, проникшую через асфальтобетонное покрытие. Для этого в продольную штрабу укладывают смесь щебня с эпоксидной смолой («козинак») или чистый щебень фракции 15 мм, закрытый сверху перфорированным профилем из оцинкованной стали. Дренажные трубки из полиэтилена или из стали устанавливают до бетонирования плиты. Сверху в трубку вставляется воронка и стальная оцинкованная сетка. Эффективность работы дренажных устройств зависит от качества работ. В начальный период система дренажа работает хорошо, однако через 2...3 года трубки забиваются продуктами выщелачивания бетона и не работают. Часто трубки страдают от вандалов.

На стальной ортотропной плите устраивают дорожную оде-

жду либо многослойной, либо однослойной конструкции. Перед устройством дорожной одежды необходимо очистить покрывающий лист до серого блеска с помощью пескоструйного аппарата (из-за вредности пескоструйки для повышения безопасности применяют дробеструйную обработку и другие методы работ).

При использовании наплавляемой гидроизоляции (рис. 10.1): на 1-й стадии после очистки, обеспыливания и обезжиривания

на поверхность стальной плиты наносится тонкий слой праймера на битумной основе;

на 2-й стадии на обработанную праймером стальную плиту наплавляют гидроизоляцию с перекрытием листов по схемам (см. рис. 10.4, 10.5);

на 3-й стадии на гидроизоляцию укладывают два слоя асфальтобетона.

Недостатком наплавляемой гидроизоляции является образование вздутий, которые приходится прорезать и дополнительно в местах прорезов наплавлять участки гидроизоляции.