Увеличение интенсивности движения по дорогам, рост грузонапряженности в сочетании с ухудшением экологической ситуации создают угрозу надежности мостовых сооружений. Тема обсуждения

К сожалению, ни общество, ни властные структуры не усматривают в ненадежном состоянии мостов социальной и экономической опасности для страны. А проблемы в этой области требуют безотлагательных решений. Увеличение интенсивности движения по дорогам, рост грузонапряженности в сочетании с ухудшением экологической ситуации создают угрозу надежности мостовых сооружений. Тенденция резкого ухудшения состояния мостов отмечена практически во всех странах и климатических зонах. Но европейские страны еще 15-20 лет назад стали готовиться к повышению общей массы транспортных средств и делали это путем перестройки большинства мостов с применением государственных инвестиций. А в Украине тенденция ухудшения развивается вследствие сложной экономической ситуации, несовершенства нормативных документов и отсутствия надлежащего ухода за сооружениями. Эти проблемы были рассмотрены на состоявшейся в НИИСК конференции “Реконструкция зданий и сооружений. Опыт и проблемы”. Состояние мостов в Украине Доклады о состоянии мостов в Украине с предложениями мер по его улучшению сделали президент АОЗТ “Киевсоюздорпроект” Г.Б.Фукс и руководитель Украинской государственной корпорации по строительству, ремонту и содержанию автомобильных дорог (Укравтодор) М.Д.Климпуш.

Сопоставление отечественных и зарубежных норм показывает, что наши нормы предусматривают несколько меньшие подвижные полезные нагрузки и на 20-50% меньшие значения показателей надежности. Также недостаточно жестко регламентированы требования к несущим конструкциям и материалам для них. Срок службы моста зависит и от “надлежащего содержания”. Такое требование фигурирует в отечественных нормативах по определению проектного срока службы моста, однако на уровне государственных норм оно не сформулировано, а регулируется лишь ведомственными инструкциями.

Надлежащая эксплуатация, гарантирующая долговечность, предусматривает своевременную антикоррозионную защиту конструкций, ремонт мостового полотна, периодическую замену гидроизоляции и опорных частей, поддержание в рабочем состоянии водоотвода. В Украине эксплуатируются около 30 тыс. мостов общей протяженностью более 800 км. Железобетонные и каменные мосты составляют 93%, металлические — 6%, деревянные — 1%. Большинство мостов построено индустриальными методами с использованием сборных железобетонных конструкций, из них 63% строились еще в соответствии с нормами 1962 года или более ранними. Они не удовлетворяют требованиям СНиП 2.05.03.84* “Мосты и трубы” по грузоподъемности и габаритам, так как имеют ширину проезжей части менее 8 м, на них отсутствует полоса безопасности. Это касается, прежде всего, 400 мостов на дорогах государственного значения. В наихудшем состоянии находятся мосты коммунальной формы собственности.

Как правило, они бесхозны и требование “надлежащего содержания” моста не соблюдается. Увеличивается возраст мостов. Результаты обследований говорят, что сборные мосты через 30-40 лет начинают выходить из строя, а на дорогах Украины государственного значения эксплуатируется около 60% мостов возрастом более 30 лет. Этот факт представляет значительную угрозу функционированию дорожной сети. Причины последствий Уязвимость конструкций мостов связана, прежде всего, с применением во второй половине ХХ века материалов с более высокой прочностью, но с меньшим сечением.

В советское время проектировщика заставляли максимально облегчать конструкцию, что привело к снижению долговечности мостов. Отечественные нормы проектирования не регламентируют сроки службы мостов, и даже наиболее обоснованные нормативы не могут полностью учесть изменчивость силовых воздействий и физико-механических свойств материалов. Другая важная причина уязвимости мостов — внедрение сборных конструкций. Статистика говорит, что в особенно плохом состоянии находятся железобетонные мосты, и сборные гораздо менее долговечны, чем монолитные. При сравнении полностью идентичных конструкций прогонных сооружений, выполненных в сборном и монолитном вариантах, впечатляет разница технического состояния сооружений: практически все монолитные конструкции сохранились значительно лучше, чем сборные. Вероятнее, что первопричина этого явления не в сборности конструкций, а в качестве выполнения узлов соединений, составе бетонов, технологии ухода за свежеуложенным бетоном. Интересен анализ причин аварий мостовых сооружений: - недоработка норм проектирования — 4; - неудачное проектное решение, ошибки проекта — 25,1%; - низкое качество материалов — 6%; - дефекты изготовления и монтажа — 48,3%; - неправильное содержание — 15,7%; - прочие причины — 0,3%. Анализ ситуации позволил обобщить причины неудовлетворительного состояния мостов.

1. Отсутствие нормативных требований, предъявляемых к качеству материалов для нерасчетных конструкций, и традиционно пренебрежительное отношение к ним. На протяжении десятков лет для армирования гидроизоляции мостового полотна применяли стеклоткань, которая растворяется в битумной среде без остатка, а сам битум за несколько сезонов стареет настолько, что перестает быть преградой для воды. Антикоррозионная защита железобетонных конструкций вообще не предусматривается, а для металлических толщина по нормативам составляет одну треть от нормативных значений, принятых в странах Европы. Конструктивные решения водоотводов, как правило, не соответствуют уровню нагрузок.

2. Низкая культура выполнения строительных работ, связанная с внесезоньем, нарушением технологических разрывов между операциями. Последнее во многом определено требованием завершать строительство к какой-нибудь торжественной дате, что практикуется, к сожалению, до сих пор. 3. Нарушение принятых сроков обследования мостов и выполнения текущих ремонтов. Причины этого — отсутствие средств, специальных служб, альтернативных проездов при закрытии моста на ремонт.

Эксперты говорят, что если при регулярном выполнении текущих ремонтов расходуется единица средств в год, то при ремонте, отложенном на 20 лет, для приведения сооружения в нормальное состояние потребуется затратить 125 единиц средств. 4. Отсутствие в Украине независимого экспертного органа, который был бы вправе ограничивать движение по мосту и даже закрывать его. В итоге мосты, по которым проезжают в сутки десятки и сотни тысяч людей, остаются без присмотра. Как спасать мосты? Прежде всего, необходим новый подход к технической диагностике состояния мостов. Только на основе всестороннего исследования, включающего около 20 тестов, можно принять правильное решение по реконструкции или ремонту мостового сооружения. Чтобы это исследование осуществить, необходимо использовать современное оборудование и специалистов высокого уровня квалификации.

К сожалению, в настоящее время в Украине в области дорожного строительства нет ни одной мостоиспытательной организации, которая бы имела такое оборудование, поскольку стоит оно немало. Следует также обратить внимание, что проекты ремонта и реконструкции мостов часто не отвечают современным требованиям. В значительной степени причина этого в устаревшей нормативной базе, которая сдерживает внедрение современных технологий, материалов и конструкций (геотекстиля, георешетки, гофрированных металлических конструкций, полимерных и синтетических материалов, добавок к бетонам). Кроме того, проектные организации не имеют опыта в разработке проектов ремонта мостов, поскольку занимались проектированием новых сооружений, привязкой типовых проектов. А при проектировании ремонтов мостов необходим индивидуальный подход к каждому сооружению, усовершенствование конструкций, применение новых материалов и, как следствие, увеличение традиционной стоимости работ.

Учитывая необходимость оперативного внедрения современных технологий, было бы целесообразно поручить Министерству транспорта Украины утверждать временные нормативные документы по вопросам, которые пока не урегулированы действующими нормами. При этом в ближайшее время должны быть решены следующие проблемы: - доведение нормативной базы до современных требований; - повышение остаточного ресурса несущих элементов мостов, особенно при реконструкции с достройкой новыми конструкциями; - обеспечение надежности совместной работы старых и новых элементов мостов; - усиление трещиностойкости железобетонных конструкций; - решение вопросов долговечности резиновых опорных частей и технологии их замены; - решение проблем, вызванных катастрофическими паводками в Карпатах, касающихся надежности фундаментов опор и укрепления берегов; - решение экономических проблем ремонта и реконструкции мостов. Первоочередными задачами являются: создание независимой инспекции, надзирающей за надежностью эксплуатации мостов, и предоставление ей полномочий на правительственном уровне; запрещение применения в мостостроении не сертифицированных в Украине материалов. Теория и практика спасения мостов И все же в Украине не прекращены научные исследования и их реализация по диагностике, методам усиления, реконструкции мостов.

Корпорация Укравтодор внедряет свои меры для предупреждения массового выхода мостов из эксплуатации: - вопросы технического состояния существующих мостов систематически рассматриваются на специальных советах; - увеличивается процент финансирования ремонтов мостов (однако эффект от мероприятия нивелирован за счет сокращения финансирования в целом; - внедряется техническая диагностика мостов с использованием метода акустической эмиссии; - внедряются прогрессивные материалы и технологии ремонта сооружений (гидроизоляционные материалы, гофрированные металлические конструкции, полимерные и синтетические материалы, добавки к бетонам; - реконструировано несколько мостов методом расширения монолитной или сборно-монолитной накладной плитой; - проводится постепенный отказ от использования полносборных конструкций, с переходом на сборно-монолитные и монолитные конструкции; - осуществляется переход от типового проектирования к индивидуальным проектным решениям. Технической диагностике мостов с применением метода акустической эмиссии посвящен доклад П.Коваля и П.Сташука (Национальный университет “Львовская Политехника”). Этот метод активно внедряют во многих странах, так как это наиболее информативный из известных методов диагностики. В отличие от традиционных методов неразрушающего контроля, в методе акустической эмиссии регистрируемое поле создается самим объектом и несет полный объем информации о процессах, происходящих в данный момент и прогнозируемых во времени. На кафедре “Строительные конструкции и мосты” университета “Львовская Политехника” была выполнена программа исследований конструкций из различных материалов с использованием программно-технического комплекса “АКЭМ”. Он дает возможность зафиксировать микро- и макропроцессы образования трещин. Полученные результаты согласуются с принципиальными теоретическими положениями. Доказана возможность использования метода в широких масштабах для диагностики состояния мостов (как и других строительных конструкций). Для его практического использования необходимо разработать соответствующие нормативные документы.

Исследование факторов, влияющих на появление дефектов в железобетонных частях мостов, было представлено в докладе В.Соломки (Государственный технический университет железнодорожного транспорта). В докладе были приведены результаты статистической обработки данных по дефектности железобетонных пролетных строений мостов на железных дорогах Украины с пролетами до 42 м. Полученные результаты заставляют серьезно задуматься. Основная масса мостов возведена 30-50 лет назад. Средний срок их службы составляет 40 лет, а максимальный — 105 лет. Зарегистрировано более 1,5 тыс. железобетонных пролетных строений довоенной постройки со средним сроком службы 80 лет, что составляет 17% всех мостов. Большое количество мостов было заменено в период восстановления после Великой Отечественной войны в спешном порядке, и большинство из них имеют значительные дефекты.

Определены зависимости между сроком службы, типом пролетных строений, частотой появления дефектов. Проведен корреляционный анализ и создана матрица корреляционных зависимостей. Причем, можно отметить, что чем выше срок службы моста, тем выше частота появления дефектов от влияния окружающей среды. Результаты статистического анализа позволяют сделать вывод, что в настоящее время эксплуатационным службам необходимо иметь оперативную систематизированную информацию о дефектах сооружений и причинах их появления.

Это позволит прогнозировать развитие дефектности, планировать своевременное проведение необходимых ремонтов и повысить качество содержания мостов. Обобщение основных дефектов железнодорожных мостов было представлено в докладе В. Косяка (Днепровский государственный технический университет железнодорожного транспорта). Повреждения и дефекты классифицированы по ряду признаков: вид повреждения (усталостные, механические, потеря устойчивости, сдвиги, просадки, коррозия и др.); частота появления; конструктивные признаки; степень опасности; длительность развития. Наиболее распространенные дефекты металлических пролетных строений: - расстройства заклепочных и болтовых соединений; - изломы и трещины в местах максимальной концентрации напряжений, усталостные трещины; - механические повреждения вследствие перевозки негабаритных грузов; - коррозионные повреждения вследствие работы в агрессивных средах, при высокой влажности, в зонах воздействия блуждающих электрических токов. Для железобетонных мостовых сооружений наиболее характерные повреждения: - трещины в различных частях конструкции (продольные, поперечные, хаотические); - отколы бетона и отслоения защитного слоя; - повреждения гидроизоляции; - коррозия арматуры; - разрушения консолей плиты. О комплексе мер при устранении повреждений железобетонных мостов рассказано в докладе А.В.Коротича (Национальный транспортный университет, г.Киев). Влияние окружающей среды (влажности, перепадов температур, ветра, наличия агрессивных веществ в атмосфере) — наиболее существенный из разрушающих факторов. Следует заботиться о защите и арматуры, и бетона.

Но нередко количество дефектов настолько велико, что экономически невыгодно выполнять работы по усилению, а эффективнее установка нового пролетного строения, что позволяет также повысить пропускную способность и грузоподъемность моста. Важно также установить и устранить дефекты опор мостов: трещины, расстройства кладки, разрушение облицовки, осадки, сдвиги и крены. При потере прочности кладки необходимо усиление опор, которое производится с применением различных технологий бетонирования.

Но наиболее опасные повреждения — перемещения опор, влекущие за собой необходимость устройства мощных контрфорсов, свай, массивных распорных плит, а также усиления грунта под фундаментами. Усиление и переустройство старых мостов — ответственная и сложная задача, поскольку требует учитывать стесненные условия производства работ, восстанавливать существующие, часто несовершенные схемы конструкций, зачастую трудно поддающиеся расчету. Но эту задачу неизбежно придется решать.

Работы по реконструкции мостовых сооружений во избежание катастрофических ситуаций как можно скорее должны занять соответствующее им место среди реконструктивных работ на объектах Украины. При этом не приходится надеяться на частные инвестиции в этой области. Она должна стать одной из приоритетных при финансировании из государственного и региональных бюджетов.

Тема обсуждения — реконструкция мостов