ВАРИАНТЫ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ПОДПОРНЫХ СТЕН СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПУТЕПРОВОДА АВТОДОРОЖНОГО ПРИ КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ

OPTIONS FOR REBUILDING THE RETAINING WALLS OF THE EXISTING HIGHWAY OVERPASS DURING MAJOR REPAIRS

Dmitry Baklanov

master's student, Kazan State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Kazan

Tagir Zinnurov

Ph.D., Assoc. Prof., Kazan State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Для оптимизации конструкции подпорных стен существующего путепровода рассмотрим варианты конструкций с учетом технико-экономических показателей. Конструкции подпорных стен имеют различные технические решения и технологии строительства, а также стоимости.

Цель данной статьи — предоставить информацию о современных методах и подходах к переустройству подпорных стен автодорожных путепроводов, а также способствовать повышению безопасности и долговечности дорожных сооружений.

ABSTRACT

To optimize the design of the retaining walls of the existing overpass, we will consider design options taking into account technical and economic indicators. Retaining wall designs have various technical solutions and construction technologies, as well as costs.

The purpose of this article is to provide information on modern methods and approaches to the reconstruction of retaining walls of road overpasses, as well as to contribute to improving the safety and durability of road structures.

Keywords: overpass, retaining walls, options.

Ключевые слова: путепровод, подпорные стены, варианты.

В статье рассматривается конкретный пример автодорожного путепровода, который подлежит капитальному ремонту. Согласно технического обследования пролетные строения путепровода необходимо демонтировать и заменить новыми пролетными строениями. Расчет показал, что при демонтаже существующих балок пролетных строений опоры путепровода, устроенные на естественном основании, кренятся и сдвигаются под влиянием боковой нагрузки. Это касается опор, у которых расположены заборные плиты, играющие роль подпорной стенки, которая в свою очередь удерживает грунт конуса путепровода.

Особенностью является наличие под путепроводом линии метрополитена. Также в границах работ по капитальному ремонту путепровода проходит беспрерывное движение транспортных средств. В связи с этим необходимо рассмотреть варианты по переустройству подпорных стен и выбрать наиболее оптимальный.

Вариант 1.

Конструкция подпорных стен с использованием грунтовых анкеров представляет собой сложное инженерное решение, направленное на укрепление и стабилизацию склонов, насыпей и других нестабильных поверхностей. Грунтовые анкеры играют ключевую роль в обеспечении надёжной фиксации и распределении нагрузок на склон.

Грунтовые анкеры представляют собой стальные стержни или трубы, которые погружаются в грунт на определённую глубину. Их задача — закрепиться в плотных слоях грунта и передавать нагрузку от подпорной стены на эти слои. Благодаря этому достигается устойчивость и предотвращается смещение или деформация склона.

В процессе проектирования и расчёта подпорных стен с грунтовыми анкерами учитываются следующие факторы:

• Геологические условия: тип грунта, его механические свойства, уровень грунтовых вод и наличие слабых слоёв.
• Нагрузки на подпорную стену: вес самой стены, возможные дополнительные нагрузки (например, от оборудования или транспортных средств) и климатические воздействия (ветер, снег). Глубина погружения анкеров: определяется исходя из геологических условий и требуемой устойчивости стены.
• Количество и расположение анкеров: зависит от размеров и конфигурации подпорной стены, а также от предполагаемых нагрузок.

После установки грунтовых анкеров проводится их испытание на несущую способность и контроль качества закрепления. Это позволяет гарантировать надёжность и долговечность всей конструкции подпорной стены.

Рисунок 1. Конструкция подпорных стен с использованием грунтовых анкеров

Рисунок 2. Пример реализованного решения подпорных стен с использованием грунтовых анкеров

Преимущества подпорных стен с использованием грунтовых анкеров:

1. Высокая несущая способность: грунтовые анкеры способны выдерживать большие нагрузки, что делает их подходящими для возведения объектов разной массы и высоты.
2. Сохранение естественного грунта: использование грунтовых анкеров позволяет сохранить природный ландшафт и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.
3. Возможность отказаться от использования тяжёлой строительной техники, что снижает шум и вибрацию на строительной площадке.
4. Экологическая безопасность: применение грунтовых анкеров позволяет минимизировать воздействие на окружающую среду и снизить уровень шума и вибрации.
5. Устойчивость к внешним воздействиям: грунтовые анкеры обладают высокой устойчивостью к коррозии и другим негативным факторам, что обеспечивает долгий срок службы конструкции.
6. Возможность адаптации к различным типам грунта и климатическим условиям, что делает их универсальными для использования в разных регионах.

К недостаткам подпорных стен с грунтовыми анкерами можно отнести:

1. Сложность проектирования и обустройства: требуется опыт и высокая квалификация специалистов для правильного выбора типа анкеров, определения их количества и расположения.
2. Ограничения по глубине погружения анкеров: в некоторых случаях глубина погружения может быть ограничена из-за геологических условий или требований к устойчивости стены.
3. Необходимость контроля качества установки и испытаний: после монтажа анкеров необходимо провести испытания на несущую способность и контроль качества закрепления, чтобы гарантировать надёжность и долговечность конструкции.
4. Необходимость оценки влияния давления инициируемого под давлением бетона на существующие конструкции путепровода, конструкций метрополитена.

Вариант 2.

Подпорные стены путепровода представляют собой сложную инженерную систему, состоящую из нескольких конструктивных элементов. Основным элементом являются заборные железобетонные плиты, которые образуют вертикальную поверхность стены. Плиты укладываются друг на друга с перевязкой швов, что обеспечивает прочность и устойчивость конструкции.

Для передачи нагрузки от плит на фундамент используются опоры. Опоры могут быть выполнены из железобетона или металла и устанавливаются вертикально. Фундамент является основой всей конструкции и воспринимает нагрузки от веса подпорной стены и транспортных средств. Фундамент может быть монолитным железобетонным или сборным из железобетонных элементов.

Между фундаментом и опорами располагается гидроизоляция, которая защищает металлические элементы от коррозии и проникновения влаги. Это обеспечивает долговечность и надёжность всей системы.

Сверху заборных плит наносится защитный слой, который предотвращает воздействие атмосферных факторов и обеспечивает долговечность конструкции. При необходимости защитный слой может быть декорирован различными материалами, такими как штукатурка, натуральный камень, керамическая плитка или металлические панели.

Факторы проектирования конструкции подпорных стен путепровода из заборных железобетонных плит, упёртых на стойки опоры, включают:

• Общие положения: руководство распространяется на проектирование гравитационных подпорных стен для промышленного и гражданского строительства, возводимых на естественных основаниях.
• Материалы для подпорных стен: конструкции могут быть выполнены из железобетона, бетона, бутобетона и каменной кладки. Выбор материала зависит от технико-экономических соображений, требований долговечности, условий производства работ и наличия местных строительных материалов и средств механизации.
• Типы подпорных стен: по конструктивному решению подпорные стены делятся на массивные и тонкостенные. Массивные стены могут быть выполнены из монолитного бетона, сборных бетонных блоков, бутобетона и каменной кладки.
• Устойчивость подпорных стен: устойчивость массивных стен обеспечивается собственным весом стены и весом грунта, вовлечённого в работу конструкции.
• Расчёт подпорных стен: расчёт производится с учётом нагрузок от собственного веса, грунта и транспортных средств, а также воздействий от ветра, сейсмических и других факторов.
• Проектирование узлов и соединений: конструкция узлов и соединений элементов должна обеспечивать надёжную передачу усилий, прочность самих элементов в зоне стыка и связь дополнительного уложенного бетона с конструкцией.

Рисунок 3. Конструкция подпорных стен с использованием заборных плит

Рисунок 4. Пример реализованного решения подпорных стен с использованием закладных плит

Преимущества подпорных стен с использованием заборных плит:

1. Стоимость производства работ по сравнению с другими вариантами.
2. Экономия времени и средств: минимальный объем земляных работ.
3. Скорость производства работ.
4. Сохранение существующего уклона конуса крайних опор.
5. Возможность отказаться от использования тяжёлой строительной техники, что снижает шум и вибрацию на строительной площадке.
6. Сохранение внешнего облика подпорных стен.

К недостаткам подпорных стен с заборными плитами можно отнести:

1. Необходимость разборки грунта в основании конуса крайних опор.

Вариант 3.

Конструкция подпорных стен уголкового типа представляет собой сочетание вертикальной ограждающей панели и горизонтальной фундаментной плиты. Ограждающая панель служит для предотвращения оползания грунта и создания надёжной опоры для стены. Фундаментная плита распределяет нагрузку от стены на основание и обеспечивает устойчивость всей конструкции.

Уголковые подпорные стены могут быть изготовлены из различных материалов, таких как железобетон, металл или кирпич. Выбор материала зависит от требований к прочности, долговечности и стоимости проекта.

При проектировании уголковых подпорных стен учитываются следующие факторы:

• высота стены;
• ширина фундаментной плиты;
• толщина ограждающей панели;
• глубина заложения фундамента;
• характеристики грунта и уровень грунтовых вод.

Для обеспечения надёжности и долговечности конструкции необходимо провести детальный расчёт и соблюдать все требования нормативных документов.

Рисунок 5. Конструкция подпорных стен уголкового типа

Преимущества подпорных стен уголкового типа:

1. Низкая стоимость по сравнению с вариантом подпорных стен, устраиваемых при помощи грунтоцементных элементов и грунтоцементных анкеров.
2. Возможность возведения без использования сложной техники.
3. Устойчивость, обеспечиваемая собственным весом и весом грунта.
4.  Эстетичный внешний вид, возможность облицовки различными материалами.
5. Высокая прочность и долговечность при правильном армировании и соблюдении технологии строительства.

К недостаткам подпорных стен уголкового типа можно отнести:

1. Необходимость разборки большого объема грунта конуса крайних опор.
2. Необходимость устройства элементов, удерживающих крайнюю опору от сползания на период производства работ.
3. Наибольшая стоимость строительства по сравнению с вариантом подпорных стен с заборными плитами.
4. Наибольший срок строительства по сравнению с вариантом подпорных стен с заборными плитами.

Выводы:

Анализируя полученные данные для устройства подпорных стен под существующими мостовыми сооружениями, предпочтительным является способ устройства подпорных стен с заборными плитами, как наиболее экономичный вариант в сравнении со способами цементации и по сравнению с вариантом по устройству подпорных стен уголкового типа.

Список литературы:

1. СП 34.13330.2021 Автомобильные дороги.
2. СП 35.13330.2021 Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*
3. СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.
4. СП 291.1325800.2017 Конструкции грунтоцементные армированные
5. СП 381.1325800.2018 Сооружения подпорные
6. ВСН 506-88 Проектирование и устройство грунтовых анкеров
7. СТО-ГК «Трансстрой»-013-2007 Нагельное укрепление котлованов и откосов в транспортном строительстве
8. Халиулина Лилия Эльверовна О применении электрохимического закрепления грунта в дорожном строительстве // Вопросы науки и образования. 2018. №27 (39). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/o-primenenii-elektrohimicheskogo-zakrepleniya-grunta-v-dorozhnom-stroitelstve (дата обращения: 24.06.2022).
9. И.Х. Идрисов, Технологическая механика закрепления и оценки качества глинистых грунтов: моногр. / И.Х. Идрисов, Н.И.Макридин. – Пенза: ПГУАС, 2014. – 174 с.