8. Деревянные пролетные строения и опоры
8.1. При содержании деревянных мостов и опор особое внимание необходимо обращать на предупреждение появления и развития гнили в деревянных элементах путем антисептирования, тщательной очистки от загрязнения и своевременной заделки трещин, а также на состояние сопряжения всех элементов и строгое проведение противопожарных мероприятий.
8.2. Все деревянные мосты и опоры необходимо содержать в чистоте, своевременно очищать их от угольной пыли, нефти, щепы, мусора, просмоленных концов и других посторонних горючих предметов. Наиболее подвержены загрязнению прогоны в промежутках между мостовыми поперечинами, места примыкания подкосов к стойкам опор, врубки и связи.
Зимой деревянные мосты необходимо очищать от снега и не допускать образования на них льда.
8.3. Все деревянные элементы, подверженные гниению, должны быть антисептированы. Стальные части деревянных конструкций (накладки, тяжи, шайбы, головки и гайки болтов и т.п.) должны быть защищены от коррозии окраской или покрытием битумом. Резьба на болтах должна быть смазана.
8.4. В деревянных мостах подвержены загниванию плохо проветриваемые конструкции, в которых может задерживаться влага. Такими частями являются плоскости сопряжений в узлах и врубках, соприкасающиеся постели и торцы прогонов, стенки отверстий, швы в пакетах из брусьев, бревен и досок. Часто гнилью поражаются сложные узлы ферм Гау-Журавского и балочно-подкосных мостов с неплотностями в сопряжениях отдельных частей (рисунок 8.1). Способствует загниванию древесины конденсация влаги на металле в местах контакта деревянных деталей с металлическими.
Рисунок 8.1 – Наиболее уязвимые места для загнивания в узлах
деревянных мостов (заштрихованы)
8.5. В наиболее неблагоприятных условиях находятся детали опор деревянных мостов, подвергающиеся переменному увлажнению у горизонта воды и поверхности земли (сваи, нижние венцы ряжевых опор). Элементы деревянных опор мостов в относительно сухих песчаных грунтах могут загнивать на глубине до 2 м, в увлажненных и плотных грунтах до 0,5 м ниже уровня земли.
8.6. Развитие гнили в хорошо проветриваемых элементах начинается во внутренних слоях древесины, в то время как внешние слои еще в течение долгого времени сохраняют здоровый вид, в особенности в вертикальных и наклонных элементах. Нередки случаи, когда внутренняя часть освещаемого солнцем бревна оказывается полностью пораженной гнилью, а внешняя имеет почти здоровый вид. Все это затрудняет обнаружение гнили.
8.7. Для выявления гнили должны производиться: тщательный осмотр, отстукивание молотком и, в необходимых случаях, сверление отверстий обычным или пустотелым сверлом либо стеска верхних слоев деревянных элементов, подверженных гниению. При внешнем осмотре места загнивания определяют по наличию грибков на поверхности, по цвету древесины, которая при загнивании приобретает бурый, красный, табачный и другие оттенки, а также по мелким поверхностным трещинам. Стружка при наличии гнили будет иметь низкую прочность, темный цвет и грибной запах. Поврежденная гнилью древесина легко растирается в порошок.
8.8. Поверхностную гниль в сваях, прогонах, подкосах, стойках и других элементах моста нужно стесывать до обнажения здоровой древесины; при наличии гнили глубиной более 10…20 мм и более 15 % от площади поперечного сечения элемента возможность оставления его в конструкции должна быть проверена расчетом.
После стески гнили свежая древесина должна быть покрыта антисептической пастой.
При поражении элементов внутренней или недопустимой поверхностной гнилью должна быть произведена замена их новыми антисептированными элементами.
8.9. Антисептирование дает надежные результаты только в том случае, если антисептиками обработаны все элементы моста, которые подвержены наиболее интенсивному загниванию. Это проще выполнить при постройке моста или его ремонте, а для защиты древесины эксплуатируемых мостов весьма сложно ввести антисептический состав внутрь элемента.
Элементы конструкций моста в различной степени подвержены загниванию. В связи с этим их целесообразно разделять по степени загнивания на три категории:
элементы моста с весьма интенсивным загниванием – сваи в пределах изменения уровней воды и местах сопряжения с грунтом, заборные стенки, ряжи опор;
элементы с интенсивным загниванием – сопряжения, врубки, стыки и другие элементы с плохим проветриванием;
элементы с умеренным загниванием, с хорошим проветриванием.
8.10. Маслянистые антисептики обладают высокой химической и физической стойкостью, благодаря чему, несмотря на относительно низкую токсичность, они надежно защищают деревянные конструкции от гниения и наиболее распространены в мостостроении. Однако для мостов, находящихся в эксплуатации, использовать маслянистые антисептики не представляется возможным. Так, для пропитки древесины с влажностью до 18…20 % требуется вводить до 80…160 кг маслянистого антисептика на 1 м3 древесины, а это количество можно ввести только по методу горячехолодных ванн или под давлением в автоклавах.
8.11. Водорастворимые антисептические составы пригодны для пропитки древесины любой влажности. Проникание этого антисептика в тело древесины происходит при влажности древесины 30 % и больше. Нанесенный на сухую древесину антисептический состав осаждается в трещинах и других подобных местах, а при появлении влаги растворяется и впитывается в древесину. Водорастворимый антисептик хромат меди ХМ-5 по стойкости от вымывания приближается к маслянистому антисептику, но его расход для пропитки древесины в 10 раз меньше. Он состоит из равных долей медного купороса и бихромата натрия технического. Медный купорос и бихромат натрия технический – антисептики средней токсичности, каждый из них легко вымывается из древесины, но смесь из них, введенная в древесину, невымываемая. Одно из основных достоинств препарата ХМ-5 – при температуре 20 °С растворимость в воде составляет 15 %, а при температуре 60 °С – 30 %.
8.12. Способ антисептирования, назначаемый для защиты древесины эксплуатируемых мостов от загнивания, выбирают с учетом категории элемента и от степени поражения его гнилью. Элементы первой категории, как правило, антисептируют методом глубокой местной пропитки под давлением. Антисептировать по методу глубокой местной пропитки под давлением препаратом ХМ-5 можно элементы, сечение которых ослаблено гнилью не более чем на 30 – 40 %.
8.13. Сваи пойменных опор и ледорезов в уровне грунта можно защищать от загнивания антисептическими бандажами. Для этого сваю откапывают на глубину 70…80 см, тщательно очищают от земли, загнившую древесину удаляют и малярными кистями наносят слой (бандаж) антисептической пасты. Для этой цели рекомендуется только битумная паста на фтористом натрии. Изготавливая пасту, разогревают на небольшом пламени в котле нефтяной битум, а затем без огня при непрерывном помешивании добавляют зеленое масло, торфяную муку и в последнюю очередь – фтористый натрий, предварительно смоченный зеленым маслом или другим растворителем, например, керосином (керосина надо брать больше в 1,5 раза). Если нет торфяной муки или других пылеватых наполнителей, можно готовить пасту и без них, но во избежание быстрого осаждения антисептика на дно сосуда потребуется более тонкий посев антисептика и более частое перемешивание пасты.
Нельзя одновременно сочетать каменноугольные смолопродукты с нефтяными, поэтому при замене зеленого масла каменноугольным вместо нефтебитума нужно брать каменноугольный пек, уточняя рецептуру после пробных обмазок. По тем же соображениям нельзя применять зеленое масло вместе с каменноугольным пеком. Зеленое масло рекомендуется заменять полихлоридбензолом, изготавливая пасту холодным способом. Фтористый натрий и торфяную муку закладывают в котел в сухом виде. В целях предупреждения вспенивания битума при разогревании он не должен содержать примесей воды, а готовить пасту и разогревать битум надо под навесом, котлы закрывать крышками.
Битумные пасты можно наносить на древесину любой влажности и при температуре наружного воздуха не ниже минус 20 °С, с обязательным подогревом паст зимой до плюс 30…40 °С.
8.14. Вместо антисептических бандажей устраивают иногда сплошное бандажирование пастой, нанося непосредственно на поверхность сваи с последующей гидроизоляцией (обверткой рулонным материалом и осмолкой) после затвердения пасты или постановкой на сваю заранее заготовленного антисептического бандажа. Для лучшей защиты нанесенных паст против выщелачивания антисептика в грунт рекомендуется до обвертки антисептируемых элементов гидроизоляцией осмолить их разогретым нефтебитумом. Учитывая, что при недостаточно загустевших или затвердевших пленках нанесенных паст осмолка может только повредить антисептический слой, рекомендуется рулонную гидроизоляцию (желательно из толя или рубероида) наносить непосредственно по антисептическому слою, обвертывая горизонтальными кольцами, начиная снизу с нахлесткой краев на 10…15 см. Специальная обертка не рекомендуется как менее гарантирующая плотное прилегание гидроизоляции к сваям.
8.15. Элементы второй и третьей категории наиболее целесообразно антисептировать, нанося раствор хромата меди на поверхность древесины. Потому для улучшения качества обработки, т. е. увеличения впитываемости раствора, желательно наносить его при пониженной температуре и повышенной влажности воздуха. Для усиления противогнилостной защиты сразу после впитывания раствора, не ожидая полного высыхания древесины, поверхность обрабатывают вторично.
8.16. Другое распространенное повреждение деревянных мостов – трещины (рисунок 8.2).
Рисунок 8.2 – Трещины в элементах деревянных мостов
Небольшие продольные трещины появляются в процессе усушки древесины. Если такие трещины не подходят близко к врубкам, они обычно не представляют серьезной опасности. Крупные трещины у врубок, расположенные в плоскостях скалывания или близко к ним, опасны, так как могут привести к разрушению. Причиной появления таких трещин может быть неудовлетворительное выполнение врубок и сопряжений элементов: неплотное прилегание элементов во врубках, неравномерная работа шпонок и т. п. Трещины, в которых возможно скопление влаги, должны быть расчищены, обработаны антисептической пастой и зашпаклеваны. Для предупреждения развития трещин в необходимых случаях нужно ставить хомуты.
8.17. В узлах, стыках и сопряжениях деревянных конструкций, в особенности при изготовлении их из недостаточно просушенного леса, в процессе эксплуатации моста часто появляются щели и неплотности из-за усушки древесины. Образование щелей и неплотностей сопровождается ослаблением болтов и хомутов, снижаются общая жесткость и несущая способность сооружения, пролетные строения провисают и т. п. Эти дефекты отражаются на работе врубок и сопряжений, работающих на скалывание, а также сопряжений, в которых болты являются рабочим элементом. В таких случаях ослабление болтов вызывает перенапряжение отдельных элементов, резкое уменьшение несущей способности сопряжения и затем появление трещин или сколов, устранение которых требует существенного ремонта. Кроме того, наличие зазоров и неплотностей во врубках и сопряжениях открывает доступ влаге и дереворазрушающим грибкам к внутренним частям, в которых гниль может быстро развиваться, поражая основные несущие элементы конструкции.
Своевременно устраняя неплотности и зазоры подтяжкой или постановкой дополнительных хомутов и болтов, заполнением зазоров дубовыми или металлическими прокладками можно предупредить расстройство врубок и сопряжений и значительно повысить срок службы мостов.
8.18. Болты и хомуты надо подтягивать ежегодно, а в мостах, построенных из сырого леса, не реже двух раз в год в течение первого двухлетнего периода эксплуатации. После подтяжки болтов резьбу надо смазать автолом или солидолом. Шайбы под гайки должны быть толщиной не меньше 4…5 мм и не должны вминаться в древесину. Болты с короткой нарезкой меняют, ставить в них пачку шайб нельзя.
Хомуты, стягивающие стыки свай с наростами, должны быть из полосовой стали толщиной не меньше 8…10 мм.
Все оставшиеся после подтяжки болтов неплотности в сопряжениях плотно заполняют металлическими прокладками или прокладками из хорошо просушенного дуба. Зазоры перед этим тщательно промазывают или заливают разжиженной антисептической пастой. Поставленные в зазоры прокладки закрепляют гвоздями или другим способом. Необходимо следить за тем, чтобы в наличии были все поковки в сопряжениях элементов.
В основных узлах ферм Гау-Журавского необходимо следить за тем, чтобы раскосы опирались на подушки всей площадью торца, чтобы между подушкой и поясом не было зазоров по плоскости смятия и болты, стягивающие бревна пояса у подушек, были туго затянуты. В клееных пролетных строениях наиболее опасны трещины по клеевым швам, которые могут появиться в балках, заготовленных на заводе с нарушением технологии изготовления. Такие трещины наиболее опасны, если они возникли у нейтральной оси элемента.
8.19. В течение первого года эксплуатации необходимо не меньше четырех раз осматривать пролетные строения – зимой, весной, летом и осенью. Наиболее вероятно появление усушечных трещин в период резкого изменения температурно-влажностного режима воздуха. Все трещины нужно замерять щупом; при глубине трещин больше 1/3 толщины элемента, если эта трещина находится в зоне больших скалывающих напряжений, ее надо перекрыть фанерной накладкой. Для этого поверхность балки прострагивают рубанком и наносят слой клея, клей наносят также и на накладку, прижатую к поверхности балки шурупами. Расстояние между шурупами должно быть не больше 20 толщин фанеры. Ширина накладки должна быть равна примерно ширине балки. В качестве клея применяют клеи КБ-3. Все работы по склеиванию должны производиться в сухую погоду при сухих накладках и поверхности балки. Если усушечные трещины образовались вне зоны рабочих участков, их зашпаклевывают во избежание попадания влаги в трещину.
Усушка элементов ферм Гау-Журавского и накопление остаточных деформаций обмятия в узлах и стыках в период эксплуатации моста сопровождаются провисанием ферм и отстаиванием обратных раскосов от узловых подушек. В таких случаях необходима подтяжка тяжей.
8.20. В деревянных опорах, кроме перечисленных повреждений, встречаются различные смещения: вертикальные осадки, крены и перекосы. Причины вертикальных осадок опор: осадки свай (в свайных опорах) или грунта в основании опоры (ряжевые и лежневые опоры); деформации древесины от действия усилий или вследствие усушки (увлажнения); деформации в сопряжениях элементов опоры. Если в первое время эксплуатации произошли умеренные смещения и в дальнейшем они прекращаются, то такие смещения не опасны. В этих случаях нужно выправить путь на мосту, а иногда и положение пролетных строений. Под действием горизонтальных или внецентренно приложенных вертикальных сил при недостаточной несущей способности свай и жесткости опоры могут появиться крены и перекосы (рисунок 8.3). Такие повреждения наиболее вероятны при подмыве основания опоры. В этих случаях срочно принимают меры по обеспечению нормальной работы опоры: усиливают опору постановкой дополнительных связей, укосин, устраивают ряж с каменной засыпкой и др. В береговых опорах при большой высоте насыпи, неправильной отсыпке конусов и недостаточной жесткости опоры они могут смещаться в сторону русла.
1 – дополнительные связи; 2 – ряж
Рисунок 8.3 – Перекос и крен опоры и ее усиление