К ВОПРОСУ О РЕМОНТЕ ВОДОПРОПУСКНОЙ ТРУБЫ И МОСТА В САБИНСКОМ РАЙОНЕ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

ON THE ISSUE OF THE REPAIR OF THE CULVERT AND BRIDGE IN THE SABINSKY DISTRICT OF THE REPUBLIC OF TATARSTAN

Yusuf Zhamiev

Student, Department of Highways, Bridges and Tunnels, Kazan State University of Architecture and Engineering,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В данной статье изучены конструкции моста и водопропускной трубы, выполнена оценка их технического состояния. По анализу конструкций искусственных сооружений сделан вывод об их неудовлетворительном состоянии, поэтому в имеющихся условиях предложен вариант ремонта сооружений. Применение двух сооружений в одном месте не является типовым решением, здесь мост скорее выполняет функцию эстакады, поскольку в его отверстии располагается водопропускная труба, а подмостовое пространство засыпано грунтом. Конструкция моста пролегает через глубокий овраг, поэтому для обеспечения безопасности и сохранности свайных фундаментов опор используется водопропускная труба, что позволяет избежать размывов.

ABSTRACT

In this article, the structures of the bridge and culvert are studied, their technical condition is assessed. Based on the analysis of the structures of artificial structures, a conclusion was made about their unsatisfactory condition, therefore, under the existing conditions, a variant of repair of structures was proposed. The use of two structures in one place is not a typical solution, here the bridge rather performs the function of an overpass, since a culvert is located in its opening, and the scaffolding space is covered with soil. The bridge structure runs through a deep ravine, therefore, a culvert is used to ensure the safety and security of the pile foundations of the supports, which avoids erosion.

Ключевые слова: ремонт, ремонтопригодность, дефекты, водопропускная труба, мост, транспортные сооружения, искусственные сооружения, безопасность, техническое состояние.

Keywords: repair, maintainability, defects, culvert, bridge, transport structures, artificial structures, safety, technical condition.

Введение

Современный мир динамично развивается и диктует быстрый рост и развитие населенных пунктов, что приводит к увеличению автотранспортных средств и разрастанию сети автомобильных дорог. В нынешнее время происходит бурное развитие транспортной инфраструктуры, которое влечет за собой рост скоростей движения. Все это приводит к повышению к необратимым процессам на транспортных сооружениях, а именно к появлению многочисленных дефектов. Сооружения становятся аварийными и неактуальными, переставая выполнять свою функцию, ввиду ряда факторов, таких как истечение их срока службы, износа, устаревших конструкций, увеличения интенсивности автомобильного движения и др. Таким образом, актуальной проблемой становятся сооружения, состояние которых можно определить как неудовлетворительное [1]. Такие сооружения нуждаются в ремонте и приведении их в хорошее техническое состояние.

На сегодняшний день в России ведется активное строительство и ремонт автомобильных дорог и транспортных сооружений. На национальный проект «Безопасные и качественные автомобильные дороги» выделено более 4,8 трлн руб., притом, что проект рассчитан до 2024 года [2]. Однако большинство мостов и водопропускных труб в России запроектировано и построено в период с 60‑х по 90‑е годы 20-ого века [3]. С течением времени, без должного обслуживания и ремонта, любые строительные конструкции подвергаются разрушению. Тем более что они не были рассчитаны на такую интенсивную эксплуатацию, которая наблюдается в настоящее время.

Капитальный ремонт проводится при физическом износе и разрушении. К нему относятся работы по восстановлению или замене составных частей сооружений или целых конструкций, деталей и инженерно-технического оборудования. Целью проведения является устранение неисправности всех изношенных элементов, включая частичную замену или усиление фундаментов, на более долговечные, экономичные и ремонтопригодные материалы [4].

При проведении технической оценки водопропускной трубы и моста на выездном обследовании, была установлена необходимость ремонта сооружений [5]. При обследовании моста и водопропускной трубы были выявлены многочисленные дефекты, неудовлетворяющие требованиям безопасности, грузоподъемности, долговечности и ремонтопригодности. В таком случае, можно сделать вывод о целесообразности производства работ по ремонту мостовых сооружений для их дальнейшего функционирования.

1. Основная часть

Существующий мост через реку Казкаш в Сабинском районе Республики Татарстан имеет трехпролётную разрезную схему (рис.1). Поперечный габарит моста Г-8,91, продольный габарит 3×15,0 м. Между 2 и 3 опорами в русле реки расположена старая водопропускная труба в аварийном состоянии.

Рисунок 1. Общий вид мостового сооружения до ремонта

Стенки водопропускной трубы сложены из бутового камня, перекрытие выполнено из железобетонных плит, опирающихся на стенки и прогоны из металлических двутавров. Входной и выходной оголовки трубы имеют сводчатые портальные стенки из плит. Насыпь над трубой достигает 7,0 м.

Конструкция пролетного строения в поперечном разрезе представляет собой три балки из труб Ø1020×12мм, между которыми поверху устроено перекрытие из сборных железобетонных плит. По краям балок устроены металлические консоли, по которым уложены железобетонные плиты, на которые установлены барьерные ограждения.

Крайние опоры моста представляют собой железобетонные обсыпные устои на железобетонном свайном основании. Шкафные стенки выполнены из сборно-монолитного железобетона. Промежуточные опоры моста безростверковые на сталебетонных сваях-стойках, объединенных вместе ригелем из сборно-монолитного железобетона.

Основные дефекты, выявленные при обследовании:

- Частичное деградационное разрушение бетона, выщелачивание цементного камня, недостаточный защитный слой арматуры плиты проезжей части;

- Равномерная коррозия металла с образованием поверхностных налетов окислов, нарушение лакокрасочного покрытия на металлоконструкциях пролета и опор;

- Опорные части не соответствуют требованиям по грузоподъемности и не обеспечивают горизонтальные и угловые перемещения;

- Выщелачивание, коррозия, выветривание, разрушение бетона, раковины, сколы бетона на железобетонных поверхностях опор;

- Промежуточные опоры находятся в оползневой зоне из-за смещения насыпи водопропускной трубы, подвергаются смещению;

- Вымывание и вынос грунта около опор, разрушение железобетонного укрепления;

- Просадки насыпи конуса с оголением фундамента;

- Недостаточная ширина слезника. Сток воды на фасад моста;

- Просадки в зоне сопряжения. Предположительно переходные плиты отсутствуют;

- Разрушение свода трубы, размыв у входного и выходного оголовков, недостаточная длина водопропускной трубы;

- Образование локальных наносов и размывов при прохождении паводков, захламление русла.

В этих условиях очевидной становится необходимость своевременного ремонта сооружений, а именно проведения комплекса мероприятий, направленных на восстановление работоспособности или исправного состояния, как всего сооружения, так и отдельных его элементов.

Следует отметить, что перед началом работ по восстановлению и реконструкции мостовых сооружений необходимо провести их тщательное обследование с целью определения фактического состояния объекта.

Методика ремонта водопропускных труб связана с их широким распространением на автомобильных дорогах, согласно статистике на 1 км их насчитывается 1,35 шт. [6]. Существует немало современных способов ремонта водопропускных труб, среди которых можно выделить метод санации фотоотверждаемым полимеро-тканевым рукавом, метод гильзования с использованием композитных труб, метод использования анкерных композитных листов и др [7]. Технология применения этих методов предполагает подготовительные работы, монтаж звеньев, омоноличивание межтрубного пространства и иные индивидуальные особенности каждого метода. В данном случае предлагается произвести ремонт трубы методом замены отдельных элементов. Заявленный метод подразумевает частичную разборку автодорожной насыпи, демонтаж дефектных элементов и замена их на новые, восстановление гидроизоляции элементов трубы и обратную засыпку котлована.

Современные методы ремонта мостовых сооружений можно разделить на работы, направленные на увеличение сроков службы мостового сооружения и на работы по улучшению несущей способности мостового сооружения [8].

Технологии, увеличивающие срок службы сооружения, подразумевают ремонт отдельных элементов моста, например ремонт гидроизоляции, ремонт деформационных швов, устройство антикоррозионного покрытия, заделка трещин, ремонт железобетонных поверхностей и др.

Увеличения несущей способности мостового сооружения можно достигнуть, например заменой отдельных частей сооружения, путем различных видов усиления пролетного строения, опор и др.

Ремонт бетонных поверхностей предлагается осуществлять с применением современных материалов и технологий. В данном случае активно использовались материалы для конструкционного ремонта бетона и железобетона линейки продуктов MasterEmaco от концерна BASF [9], чаще всего это готовые к применению материалы, показывающие хорошие свойства при применении на практике.

Технология ремонта бетонных поверхностей включает в себя последовательное выполнение следующих операций:

- срубка «рыхлого» бетона на ремонтируемых участках до плотного, контролируя качество вырубки отстукиванием молотка;

- оконтуровка зон с оголенной арматурой;

- зачистка поврежденной арматуры стальными щетками;

- зачистка всей поверхности опор методом пескоструйной обработки;

- нанесение антикоррозионного состава на арматуру;

- обеспыливание сжатым воздухом;

- увлажнение перед нанесением ремонтных смесей;

- нанесение тиксотропной ремонтной смеси на ремонтируемые участки;

- оштукатуривание всех видимых поверхностей финишным слоем.

Конструкционному ремонту подлежат: сколы; участки «рыхлого» бетона; участки с нарушенным защитным слоем или оголением арматуры; швы между сборными элементами; трещины шириной раскрытия 0,3 мм и более.

Водопропускная труба сооружается в две очереди. Первая очередь сооружается частично в открытом котловане, частично под защитой закладного крепления, вторая очередь сооружается также частично в открытом котловане, частично под защитой шпунтового ограждения. Железобетонная часть новой водопропускной трубы представляет собой замкнутую конструкцию прямоугольного сечения из железобетона. Защиту сооружения от осыпания грунта внутрь конструкции обеспечивают портальная стенка и открылки на входном и выходном оголовках. Видимые бетонные поверхности оголовков трубы защищаются лакокрасочным покрытием. Засыпку готовой монолитной водопропускной трубы для обеспечения сохранности конструкций трубы и ее гидроизоляции производят среднезернистым песком. Откосы насыпи у оголовков трубы и укрепление русла на входе и выходе из трубы укрепляют монолитным железобетоном. На выходе из трубы устраивается траншея с заполнением бутовым камнем.

Ремонт опор заключается в ликвидации дефектов бетона, путем скалывания разрушенных и ослабленных участков, и восстановления ремонтными смесями с последующим нанесением антикоррозионных лакокрасочных покрытий.

На береговых опорах устраиваются новые шкафные стенки с прямыми открылками, для чего производится срубка существующих открылков и шкафных стенок, выполняется вклейка арматурных анкеров на растворе химанкера в предварительно пробуренные отверстия, с последующим армированием, установкой опалубки и бетонированием.

Гидроизоляции подлежат все бетонные поверхности, соприкасающиеся с грунтом. Антикоррозионной обработке подлежат все открытые бетонные и металлические поверхности сооружения.

Работы по замене опорных частей относятся к разряду сложных и ответственных, поэтому их необходимо производить в строгом соответствии с требованиями правил техники безопасности в присутствии инженерно-технических работников. Работы разрешается проводить при скорости ветра не более 10 м/с и при температуре воздуха не ниже -25ºС. Опорные части РОЧ Н 15х35х4.0-0.5 [13] устанавливаются на быстротвердеющую полимерцементную подливку.

Проектом предусмотрен ремонт и перераскладка сборных плит проезжей части: 36 из 42 существующих плит ремонтируются тиксотропными составами и укладываются на полимерцементную выравнивающую подливку, остальные наиболее разрушенные 6 из 42 плит утилизируются на полигонах ТБО.

Поверх вновь уложенных сборных плит проезжей части устраивается новаямонолитная железобетонная плита с их объединением химанкерами. Новая монолитная железобетонная плита проезжей части также объединяется с существующими металлическими балками в температурно- неразрезную плеть. Для проектируемого сооружения, в зависимости от длины температурных плетей и прогнозируемых деформаций, приняты деформационные швы МТШ РС-А80 с резиновым компенсатором [10].

До устройства покрытия проезжей части необходимо выполнить работы:

- шлифовка поверхности плиты под устройство битумной рулонно-наплавляемой гидроизоляции [11].

- обработка торцов плиты гидрофобизационным составом;

- монтаж слезников из оцинкованной стали;

- монтаж цоколей барьерного ограждения;

- обработка поверхности плиты битумно-полимерным праймером;

- устройство рулонно-наплавляемой гидроизоляции;

- монтаж барьерного ограждения;

- укладка 2-х слоев асфальтобетонного покрытия.

Проектом предусмотрено сооружение конструкций сопряжения по половине моста под защитой закладного крепления. Сопряжение устраиваются полузаглубленного типа, с опиранием монолитных железобетонных переходных плит на прилив шкафной стенки с одной стороны, и на монолитный железобетонный лежень с другой стороны. Кроме этого, устраиваются новые укрепления конусов береговых опор, с предварительной разборкой существующих укреплений и досыпкой конусов дренирующим грунтом. В целях обслуживания подмостового пространства предусмотрены эксплуатационные лестничные сходы из стального фасонного проката.

Заключение

В результате оценки технического состояния сооружений, можно сделать вывод о том, что они являются не исправными [12] с устранимыми значительными дефектами и находятся в ограниченно-работоспособном состоянии [13]. Кроме того, были обнаружены множественные дефекты бетона и железобетона, которые были устранены с помощью современной линейки продуктов MasterEmaco.

При ремонте сооружений были применены современные технологии:

- использование метода горячего цинкования для защиты от коррозии новых металлических конструкций;

- использование для гидроизоляции соприкасающихся с грунтом бетонных поверхностей обмазочной мастикой холодного применения [14];

- вторичная защита надземных бетонных и металлических конструкций моста от коррозии инновационными материалами отечественного производителя БАСА;

- использование гибких стержневых упоров, которые позволяют объединить металлические балки и железобетонную плиту проезжей части, тем самым повысив прочностные и жесткостные характеристики пролетного строения;

- применение раствора двухкомпонентного химического анкера на основе винилэфирной смолы, что позволяет надежно закрепить арматурные анкеры в ремонтируемом бетоне, и эксплуатировать сооружение в широком диапазоне температур и влажности.

Таким образом, в данной статье проанализировано техническое состояние описанных искусственных сооружений, рассмотрены эффективные методы ремонта, а также предлагаются решения по ремонту сооружений и устранению имеющихся эффектов.

Список литературы:

1. Воронцова С. Д. Приоритетные направления развития автомобильных дорог в Российской Федерации // ПСЭ. – 2009. – №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prioritetnye-napravleniya-razvitiya-avtomobilnyh-dorog-v-rossiyskoy-federatsii (дата обращения: 08.05.2023).
2. Национальный проект "Безопасные качественные дороги" // РОСАВТОДОР: ежедн. интернет-изд. 2023. URL: https://rosavtodor.gov.ru/about/upravlenie-fda/nacionalnyj-proekt-bezopasnye-i-kachestvennye-avtomobilnye-dorogi (дата обращения: 08.05.2023).
3. Ремонт мостовых сооружений // ПЕНЕТРОН: ежедн. интернет-изд. 2021. URL: https://penetron.online/montazhnye-raboty/post/remont-mostovyh-sooruzhenij (дата обращения: 08.05.2023).
4. Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 N 190-ФЗ (ред. от 28.04.2023) // КонсультантПлюс: ежедн. интернет-изд. 2021. URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_51040/cdec16ec747f11f3a7a39c7303d03373e0ef91c4/ (дата обращения: 08.05.2023).
5. Кочнев Н.И., Чумак М.В. Обследование, испытание и усиление строительных конструкций зданий и сооружений - Краснодар, 2013. – 68 с.
6. Современные методы ремонта водопропускных труб // Все о трубах: ежедн. интернет-изд. 2023. URL: https://pipe-s.ru/sovremennyye-metody-remonta-vodopropusknykh-trub/ (дата обращения: 08.05.2023).
7. Федоров, С. А., Методы капитального ремонта водопропускных труб // Автомобильные дороги и безопасность движения : Международный сборник научных трудов. Том 17. – Хабаровск : Тихоокеанский государственный университет, 2017. С. 235-241.
8. Лепешов, Р. В., Современные методы ремонта мостовых сооружений // Молодежная наука : труды XXVI Всероссийской студенческой научно-практической конференции КрИЖТ ИрГУПС (Красноярск, 22 апр. 2022 г.) – Красноярск: Красноярский институт железнодорожного транспорта - филиал ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет путей сообщения, 2022. С. 203-206.
9. MasterEmaco // Ремонтные составы от BASF: ежедн. интернет-изд. 2023. URL: https://masteremaco.ru/index.html#1 (дата обращения: 08.05.2023).
10. СТО 73108225-001-2008 Части опорные резиновые армированные // КонсорциумКодекс: ежедн. интернет-изд. 2023. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200078643 (дата обращения: 08.05.2023).
11. ГОСТ Р 55396-2013 Материалы рулонные битумно-полимерные для гидроизоляции мостовых сооружений. Технические требования (с Изменением N 1) // КонсорциумКодекс: ежедн. интернет-изд. 2023. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200101995?section=status (дата обращения: 08.05.2023).
12. ОДМ 218.4.001-2008 Методические рекомендации по организации обследования и испытания мостовых сооружений на автомобильных дорогах URL: https://docs.cntd.ru/document/1200065669?section=status (дата обращения: 08.05.2023).
13. ГОСТ Р 53778-2010 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния // КонсорциумКодекс: ежедн. интернет-изд. 2023. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200078357?section=status (дата обращения: 08.05.2023).
14. ТУ 5775-034-17925162-2005 Мастика гидроизоляционная битумная холодная МГТН // КонсорциумКодекс: ежедн. интернет-изд. 2023. URL: https://docs.cntd.ru/document/471861783 (дата обращения: 08.05.2023).