Особенности монолитных работ при строительстве эстакад и дорожных развязок

Наличие развитой транспортной сети является обязательным элементом экономического развития регионов. На строительство дорог государство ежегодно выделяет миллиарды рублей. Вложения оказываются действительно эффективными только в том случае, если при возведении инфраструктурных объектов строго соблюдаются технологические требования, используются современные решения и качественные материалы.

Дорога на века

Основными факторами, определяющими надежность магистрали, являются прочность и долговечность основания, а также качество дорожного покрытия. Многослойное асфальтовое покрытие должно быть рассчитано на длительную эксплуатацию. К сожалению, сегодня на качестве или толщине дорожного покрытия слишком часто экономят, дабы снизить общую сметную стоимость дороги.

Так, к примеру, в результате обследования одной из недавно построенных эстакад в Калининграде было обнаружено, что причиной быстрого разрушения конструкции в зимний период стало наличие лишь одного, нижнего, слоя асфальта, не предназначенного для длительного использования[1]. Об этом сообщил в обнародованном в середине лета 2013 г. докладе глава города Александр Ярошук.

Кроме того, дорожное покрытие должно иметь соответствующий погодным условиям водоотвод. Влага, скапливающаяся на магистрали после дождя или обильного таяния снегов, может вызвать не меньшие разрушения, чем превышение нагрузки при эксплуатации. В том же докладе сообщается, что отсутствие нормально обустроенного водоотвода привело к размыванию конусов съездов и подэстакадного пространства.

Не меньшее внимание необходимо уделять основанию дороги. В проектах должны учитываться климатические особенности региона, а также состав грунтов, на которые будет опираться дорожное полотно. Это предполагает проведение полноценных изыскательных работ, предшествующих проектированию и строительству.

Что касается развязок и эстакад, то надежность их оснований определяется качеством и эксплуатационными характеристиками материалов и конструкций, используемых при проведении монолитных работ, ведь бетонному основанию предстоит нести большую нагрузку от проходящего транспортного потока.

Особенности монолитных работ

При строительстве большинства автомагистралей используются современные решения, однако, само по себе это еще не является гарантией долговечности. Зачастую причиной недостаточной прочности монолитных конструкций являются технологические ошибки, допущенные в ходе строительства. Печальным примером служит мост на острове Русский, об опасности обрушения которого специалисты начали говорить еще до саммита АТЭС-2012, к началу которого объект был введен в эксплуатацию.

По информации, распространенной региональными СМИ[2], прочность бетонной конструкции при строительстве сооружения достигалась за счет увеличения процентного содержания цемента в смеси, что снизило морозостойкость монолита. А это недопустимо в условиях суровой зимы.

В упомянутом случае проблему решило бы точное соблюдение ГОСТов[3]. Но и этого не всегда достаточно. Для большинства регионов России характерны большие суточные и сезонные перепады температуры. Весной и осенью в течение 24 часов она может несколько раз пересекать нулевую отметку, вызывая последовательное замерзание и таяние воды.

Это негативно сказывается на долговечности бетонных конструкций, способствуя образованию в них трещин. Трещины – одна из наиболее серьезных проблем, с которыми приходится сталкиваться строителям эстакад. Как считают многие специалисты, государственные нормативы на бетонную смесь не всегда обеспечивают достаточный уровень устойчивости монолитной конструкции к трещинообразованию. Поэтому для продления срока их службы необходимо использовать специальные составы и присадки[4].

Кроме того, на процесс трещинообразования – как положительно, так и отрицательно – может влиять наличие термонапряжений в бетонной конструкции, которые формируются в ходе набора смесью прочности. Это требует тщательного контроля температурного режима в процессе ее застывания. Также большое значение имеет качество опалубки, которое и обеспечивает неизменность геометрии при изменении температуры.

Регулировать прочность конструкции позволяют и различные вариации технологии преднапряжения[5] бетона с помощью арматуры. В рамках большинства проектов преднапряжение необходимо для преодоления технологических ограничений (особенно это актуально там, где требуется свести к минимуму вес конструкции без нарушения ее прочности, в частности, на слабых грунтах). Применение этой технологии позволяет строить мосты и развязки с пролетами между опорами более 100 м, гарантируя при этом прочность монолита.

Если при строительстве «в чистом поле» преднапряжение и более современные бетонные смеси позволяют снизить расход материала или повысить эстетическую привлекательность объекта, то в условиях плотной городской застройки эти технологии просто незаменимы. Яркий пример – строительство Западного скоростного диаметра (ЗСД) в Санкт-Петербурге протяженностью 46,6 км, где 59% дороги  пройдет по искусственным сооружениям. Особенности проекта были предопределены плотной городской застройкой и наличием водных преград (акватория Невской губы) в черте города.

Из-за строительства большого числа монолитных сооружений на этом объекте особое внимание уделялось возведению опор. «При возведении транспортных объектов капители несущих конструкций, как правило, предполагают индивидуальные изгибы. В связи с этим под каждую опалубочную форму необходимо было подгонять соответствующие размеры листов фанеры, – объясняет Олеся Квиркваиа, руководитель отдела продаж «Первой опалубочной компании». – Рисунок-сетка на СВЕЗА Дэк 350 позволял визуально отмерять проектный шаг для дальнейшей резки материала, что существенно экономило время и трудозатраты строителей».

Еще одна классическая проблема строительства инфраструктурных объектов – это сроки их возведения. Проектирование часто отстает от предусмотренного графика. Таким образом, приходится искать способы компенсации этого отставания на этапе строительных работ. В частности, современные решения позволяют выиграть значительное время за счет сокращения сроков опалубочных работ, т.е. применения быстросборных опалубочных конструкций. К примеру, на строительство транспортной развязки на пересечении МКАД с Дмитровским шоссе потребовалось всего 16 месяцев, при общей протяженности эстакады в 814 м и ширине в 15 м.

Тонкости работы с опалубкой

Ключевой вопрос при проектировании сооружений такого типа – выбор конструкции опалубки. При строительстве мостов и развязок применяются системы регулируемых по высоте подмостей или надвижные системы (в том числе при использовании метода уравновешенного бетонирования, позволяющего постепенно заливать пролеты моста с двух сторон от опоры). Технология является новой для России: на данный момент она была использована всего на двух объектах.

Первым стал мост в Иркутске, вторым – путепровод через реку Чаченку трассы М-1 в обход города Одинцово Московской области. Перед мостостроителями стояла сложная задача - бетонирование S-образных кривых с изменяемым продольным и поперечным уклоном пролетных строений. В качестве опалубки использовались элементы системы VARIOKIT с ламинированной березовой фанерой СВЕЗА. К фанере предъявлялись строгие критерии: она должна была выдержать 12 захваток без замены – именно столько занимает «путь» от опоры до середины пролета.

Опалубочные системы и их компоненты подбираются по целому комплексу характеристик. «Учитывая сложность монолитных работ в случае возведения объектов транспортной инфраструктуры, к опалубке (в частности, применяемой в ней фанере) предъявляются более серьезные требования, чем при возведении многоэтажек. В первую очередь, листы должны выдерживать нагрузку бетонной стены толщиной от 70 см до 1,5 метра (в отличие от монолитного дома, где толщина стены не превышает 30 см).

Качество поверхности не должно вызывать никаких нареканий. По ГОСТу допустимы раковины в бетоне на опоре моста или эстакады не более 2 мм на квадратный метр поверхности. Все, что имеет большую шероховатость, потребуется отдельно обрабатывать или ремонтировать сразу же после возведения сегмента. А это дополнительное время и деньги», – рассказывает Анатолий Шапошников, заместитель руководителя службы управления проектами компании «УСК Мост» по Москве и Московской области.

«Самое сложное в монолитных работах при строительстве мостов и развязок – это правильно установить опалубку. Кроме того, необходимо соблюсти защитный слой между опалубкой и армированным каркасом, правильно закрепить все элементы, чтобы при заливке бетона опалубку не выдавило», – добавляет Роман Селезнев, директор по опалубочным системам ГК «ПромСтройКонтракт».

Важен и такой фактор, как оборачиваемость опалубочных конструкций, определяемая качеством их компонентов, особенно фанеры и замковых соединений. «Обычно при возведении монолитных конструкций на объекте работает отдельная служба качества, которая после демонтажа опалубки оценивает возможность дальнейшего использования отдельных щитов. Оценка осуществляется после очистки опалубки от остатков бетона, которая производится после каждого цикла работ.

Крупные механические повреждения листа отпечатаются и на монолитной конструкции. Особое внимание уделяется торцам – они тщательно осматриваются после каждого цикла использования опалубки, т.к. от их состояния зависит влагостойкость листа», – заключил Андрей Кобец, менеджер по развитию продукта группы «СВЕЗА», мирового лидера по производству березовой фанеры.

Сегодня важность транспортного сообщения между регионами для развития экономики и промышленности возрастает многократно. Ошибки при строительстве дорог могут обойтись дорого, поэтому использование самых современных технологий и материалов – вопрос стратегической важности.

[1]    http://rugrad.eu/news/610196/?sphrase_id=243775

[2]    http://www.arsvest.ru/archive/issue972/economy/view22987.html

[3]    ГОСТ «Надежность строительных конструкций и оснований» (всего 8 стр.) и ГОСТ «Бетон. Правила контроля прочности» (всего 20 стр.).

[4]    http://www.comhoz.ru/content/document_r_A092DD7D-8EA0-47D1-8B26-492FAC064D3A.html

[5]    http://ru.wikipedia.org/wiki/Предварительно_напряжённый_железобетон