Технологии

Опоры с использованием сборных элементов, сооружаемые в при строительстве мосто-вых сооружений, отличаются довольно значительным разнообразием как по конструкции, так и по технологии монтажа.
По конструкции сборные опоры можно разделить на следующие основные типы.
Сборные опоры без сквозного армирования или с армированием каркасной арматурой, с горизонтальными или вертикальными сборными блоками. При горизонтальном делении опора монтируется, как правило, из коробчатых блоков, объединяемых на растворных или клеевых стыках. Каркасную арматуру устанавливают в вертикальных отверстиях в стенках блоков. Опо-ры из вертикальных линейных элементов компонуются в виде рамных конструкций и чаще все-го применяются в устоях.
Высота опор из коробчатых блоков с армированием каркасной арматурой может дости-гать 15-20 м.
Изготовление сборных блоков, объединяемых на растворных стыках, производится в обычной деревометаллической либо металлической опалубке. При объединении на клеевых стыках требуется значительно большая точность изготовления стыкуемых поверхностей, по-скольку толщина клеевого стыка не должна превышать 5 мм. В этом случае применяется метод, известный как «метод отпечатка». Суть его в том, что опалубкой стыкуемой поверхности по-следующего блока служит стыкуемая поверхность предыдущего блока. Таким образом, сты-куемая поверхность последующего блока в точности совпадает со стыкуемой поверхностью предыдущего. Такая технология изготовления сборных блоков (используемая также и при изго-товлении сборных блоков пролетных строений с клеевыми стыками) позволяет, за довольно редкими исключениями, достичь высокой точности сборки на монтаже с минимальными откло-нениями. Однако этому методу присущ один серьезный недостаток: блоки не являются взаимо-заменяемыми. На монтаже тщательно пронумерованные блоки необходимо собирать в строгой последовательности. При ошибке в нумерации устанавливаемого блока либо потере или значи-тельном повреждении одного из них (что порой случается) приходится устраивать толстый клеевой стык, сам по себе уже являющийся дефектом конструкции.
Монтаж сборных опор автодорожных мостовых сооружений осуществляется стреловы-ми кранами на автомобильном, пневмоколесном или гусеничном шасси. В редких случаях при-меняются также башенные краны.
Опоры из свай-оболочек довольно часто применяют в качестве промежуточных при со-оружении мостов и путепроводов с высотой от цоколя фундамента до пролетного строения не более 10-12 м. Для устройства опор используют оболочки диаметром 0,4, 0,6 и 1,6 м. Неболь-шая масса свай-оболочек облегчает их транспортировку и монтаж.
Изготовление свай-оболочек налажено на заводах ЖБК. Заводское изготовление позво-ляет обеспечить достаточно высокое качество готового изделия.
Монтаж опор из свай-оболочек ведут при помощи кранового оборудования небольшой или средней грузоподъемности. После монтажа самих оболочек в их внутреннюю полость ус-танавливают каркасную арматуру, после чего заполняют бетоном.
Сборно-монолитные опоры с контурными блоками являются чисто отечественным изо-бретением. За рубежом аналогов таких конструкций нет.
Суть конструкции заключается в том, что сначала опору монтируют из сборных железо-бетонных контурных блоков, затем внутреннее пространство между блоками заполняют моно-литным бетоном. Такая конструкция позволяет отказаться от опалубки и обеспечить резкое улучшение свойств бетона по периметру опоры (т.е. зоны, находящейся в наиболее неблаго-приятных условиях эксплуатации). Разработано большое количество типовых и индивидуаль-ных проектов сборно-монолитных опор, широко применявшихся при строительстве мостовых сооружений.
Изготовление сборных контурных блоков ведется на заводах ЖБК или полигонах, что позволяет обеспечить требуемое качество и соблюдение заданных параметров готового изде-лия. Толщина стенок, снабженных арматурными выпусками для лучшей заделки в монолитном бетоне заполнения, составляет 30-100 см.
Объединение контурных блоков между собой предусмотрено на горизонтальных це-ментно-песчаных или клеевых стыках (блоки ЦНИИС) и вертикальных стыках. Поскольку при объединении на клеевых стыках требуется значительно более высокая точность изготовления блоков, необходимо использовать метод «отпечатка», что предъявляет повышенные требования к жесткости и допускам по плоскостности щитов опалубки.
Монтаж сборно-монолитных опор ведут в следующей последовательности.
Блоки, монтируемые на цементно-песчаном растворе, выставляют по высоте в один ряд на клинья и контролируют по нивелиру отметки верхней плоскости. Затем блок поднимают, наносят слой раствора толщиной 15 мм, затем опускают блок. Излишки раствора отжимаются под действием веса блока. Таким образом можно, как правило, устанавливать блоки до 6 рядов по высоте, после чего требуется заполнить бетоном пространства между ними. Заполнение вер-тикальных швов происходит при укладке и вибрировании бетонной смеси в пространстве меж-ду блоками. В зимний период блоки устанавливают на клинья без укладки раствора. Заполне-ние горизонтальных швов в этом случае происходит при укладке и вибрировании бетонной смеси. Качество заполнения швов в этом случае оставляет желать лучшего – заполнить удается не более 30-40% их длины. Необходимо отметить, что, несмотря на наличие в стране довольно большого количества современных систем подачи и распределения бетонной смеси (стацио-нарные и автобетононасосы, распределители смеси), укладка ее в сборно-монолитные и моно-литные опоры до сих пор во многих случаях производится при помощи обычного кубла. Такой способ производства бетонных работ приводит к ухудшению качества, снижению темпов и удорожанию строительства.
При монтаже контурных блоков на клеевых стыках сначала производят очистку склеи-ваемых поверхностей, затем наносят клей и устанавливают блок в проектное положение. Тре-буемое обжатие шва обеспечивается заданной при проектировании собственной массой блока. Заполнение вертикальных швов происходит при укладке смеси в ядро опоры.
Сборные предварительно напряженные опоры применяются в основном при строи-тельстве высоких виадуков и путепроводов либо при необходимости возведения большого ко-личества однотипных опор при значительной протяженности сооружения.
Так, при строительстве моста на полуострове Флорида в США, имеющего общую про-тяженность 10 км, были использованы сборные конструкции с клеевыми стыками. Все 36 про-межуточных опор высокой части моста имели одностолбчатую конструкцию и сооружались с использованием предварительного напряжения. Опоры монтировались из коробчатых блоков, объединяемых предварительно-напрягаемой стержневой арматурой диаметром 35 мм. Сопря-гаемые поверхности блоков покрывали эпоксидным клеевым составом. Напрягаемая арматура последующих блоков стыковалась с напрягаемой арматурой предыдущих блоков. Натяжение стержней производили по мере установки каждого следующего блока. Подобная технология позволила за 1 сутки осуществлять монтаж одной опоры высотой 20 м.
Еще в СССР в 1990 г. был осуществлен уникальный проект строительства двух высоких виадуков: Давидашенского через каньон р. Раздан в г. Ереване с высотой опор до 74,58 м и Степанаванского через каньон р. Дзорагет в г. Степанаване с высотой опор до 50,48 м.
Двухстоечные предварительно напряженные опоры виадуков, объединенные сверху ри-гелем, смонтированы из коробчатых блоков массой 17 т. На монтаже блоки объединяли при помощи клеевых стыков и мощных арматурных пучков из 12 семипроволочных прядей К7 диа-метром 15 мм.
Поскольку опоры обоих виадуков имели одинаковую конструкцию и поперечное сече-ние, была предпринята попытка (оказавшаяся удачной) изготовления полностью взаимозаме-няемых (унифицированных) блоков одинакового назначения.
Изготовление сборных блоков производилось по технологии, отличающейся тем, что блоки бетонировали в два этапа. На первом этапе блок в вертикальном положении бетонирова-ли на высоту до 100-105 см, при этом поддоном служил жесткий строганый металлический щит, изготовленный с минимальными допусками по ровности и плоскостности. На втором эта-пе блок поворачивали в горизонтальное положение и устанавливали почти вплотную (с зазором 15-20 см) также к жесткому строганому металлическому щиту. После контроля точности уста-новки блока и щита производили бетонирование зазора. Такая несколько усложненная техноло-гия изготовления позволила тем не менее получить полностью взаимозаменяемые блоки с со-блюдением жестких требований по ровности и параллельности стыкуемых плоскостей (посте-лей) блоков. Блоки отличались один от другого только различным количеством каналов для на-прягаемой арматуры в стенках блоков, а также наличием диафрагм и упоров для анкеровки об-рываемых по высоте пучков. Образование каналов в стенках блоков производили при помощи заранее установленных металлических трубок, извлекавшихся после набора бетоном прочно-сти.
Монтаж опор Давидашенского и Степанаванского виадуков производили башенным краном КБ-574 грузоподъемностью 25 т при вылете стрелы 4 м при высоте подъема крюка 70 м.
Сначала производили установку блока на сухую поверхность предыдущего и контроли-ровали величину зазоров, после чего блок поднимали, зачищали стыкуемые поверхности и на-носили эпоксидный клей на нижнюю плоскость. Установку блока в проектное положение про-изводили с помощью двух зубов-фиксаторов. Затем точное положение блока фиксировалось при помощи визирования по угловым каналам.
Установку арматурных пучков вели сверху по мере монтажа опоры в 2 и 4 этапа (в зави-симости от высоты опоры). Натяжение пучков осуществлялось снизу из специальной камеры, расположенной в фундаменте каждой двухстоечной опоры. При создании предварительного напряжения применялись гидравлические домкраты двойного действия конструкции Союздор-нии – Главстроймеханизации.
Инъектирование каналов с пучками производили высокопрочным цементным раствором по специально разработанной в ОИС Союздорнии технологии.
Отмечена высокая точность сборки опор. Толщина швов, за редким исключением, не превышала 0-5 мм. Лишь несколько швов имели толщину 9-10 мм.
Использование облегченных пустотелых предварительно напряженных опор особенно актуально в сейсмически опасных зонах, одной из которых и является территория Армении.
Стандартный комплект машин для устройства опор включает крановое оборудование различного типа, оборудование для подачи и распределения бетонной смеси (в случае исполь-зования в конструкции опоры монолитного бетона), а также специальные обустройства (под-мости, кондукторы, направляющие различного типа), сварочное и измерительное оборудова-ние, инструмент. Обзор основных характеристик бетононасосных и бетонораспределительных установок был дан в статье, опубликованной в предыдущем номере. Здесь будет представлен краткий обзор типов применяемых при строительстве сборных опор кранов и их основных тех-нических характеристик.
Крановое оборудование для сооружения сборных опор можно разделить на три основ-ные группы.
Первая – самоходные полноповоротные краны общего назначения на автомобильном, пневмоколесном, гусеничном и железнодорожном шасси. Эти краны применяются наиболее широко, их особенности – сравнительно высокая стоимость, наличие автономных двигателей, пониженные трудоемкость и стоимость приведения из транспортного в рабочее положение.
Вторая – башенные и кабельные краны, применяющиеся при монтаже виадуков через глубокие ущелья и суходолы, а также путепроводов и транспортных развязок.
Третья – сборно-разборные плавучие краны, используемые при сооружении русловых опор мостов.
Кроме того, в отдельных случаях могут использоваться специализированные универ-сальные краны общего назначения: козловые (используются в складских зонах стройплощадок) и деррик-краны. Краны этой группы отличаются более узкой областью применения, меньшей стоимостью, а также питанием двигателей от внешних источников. В настоящее время деррик-краны в чистом виде в транспортном строительстве практически не используются. По подобной схеме устроен целый ряд моделей самоходных и башенных кранов, оборудованных решетчатой главной стрелой и деррик-стрелой. Такая конструкция способствует значительному увеличе-нию грузоподъемности крана, однако отличается повышенной трудоемкостью и стоимостью приведения из транспортного в рабочее положение.
Необходимо отметить, что различные фирмы-производители придерживаются различной политики в области производства кранового оборудования. Так, немецкая фирма Liebherr-International AG производит практически полную гамму типов кранов: самоходных автокранов, гусеничных кранов, башенных кранов (в том числе башенных автокранов). Компания Kato Works CO Ltd (Япония) выпускает в основном мобильные краны: автокраны, краны на пневмо-шасси, гусеничные краны. Компания Kobelсo CO (Япония) специализируется на производстве гусеничных кранов. Фирма TEREX-COMEDIL (Германия) поставляет на рынок серию башен-ных кранов различных модификаций и назначения.

Самоходные полноповоротные краны
Мировое производство самоходных кранов различного базирования чрезвычайно разви-то и весьма разнообразно по типам и назначению выпускаемой техники. Только перечисление фирм – производителей кранового оборудования займет не одну страницу. Поэтому основные особенности типов самоходных кранов будут рассмотрены на примере оборудования несколь-ких ведущих мировых производителей.
По своим конструктивным особенностям самоходные краны подразделяются на сле-дующие типы.
– Автокраны с телескопической или решетчатой стрелой, базирующиеся на специаль-ных шасси повышенной проходимости. Они способны передвигаться как по шоссе, так и по бездорожью, обладают высокой мобильностью (скорость на шоссе до 80 км/час), благодаря своей компактности отличаются высокой маневренностью при сохранении значительной, до 1200 т (автокран серии LTM 11200-9.1., Liebherr-International AG) грузоподъемностью. Авто-краны как строительные (отличаются экономичностью и способностью перемещаться по бездо-рожью в полном оснащении для немедленного начала работы на площадке), так и более тяже-лые, требующие времени для полного развертывания в рабочее положение.
– Гусеничные краны с решетчатой стрелой (реже со сплошной телескопической), также самоходные, но со значительно меньшей скоростью передвижения. Однако небольшая собст-венная скорость этих машин (не более 2,8 км/час) компенсируется их повышенной грузоподъ-емностью.
Для иллюстрации вышесказанного можно сравнить две машины производства компании Liebherr.
Автокран LTM 11200-9.1. (признанный самым мощным автокраном в мире) с изменяе-мой стреловой системой: телескопическая 8-секционная стрела при наличии решетчатого удли-нителя позволяет достигать высоты подъема до 145 м. Машина оснащена шасси с 8 осями и звездообразной системой опор. Максимальная грузоподъемность машины достигает 1200 т на вылете стрелы 2,5 м.
Максимальная грузоподъемность гусеничного крана LR 11200 также составляет 1200 т. Однако благодаря применению основной телескопической (126 м) и дополнительной (112 м) стрел в комбинации с деррик-стрелой позволяет машине достигать максимальной грузоподъем-ности на вылете 16 м.
Применение деррик-стрел позволяет увеличивать грузоподъемность крана на 100-260%. Таким образом, машина с телескопической стрелой грузоподъемностью 500-600 т, оснащенная деррик-мачтой с противовесом, достигает грузоподъемности 800-1000 т.
Все машины данного класса оснащаются компьютерной системой управления с приме-нением технологии передачи данных по информационной шине, в том числе модульной. Сис-тема предусматривает активное управление как крановой установкой, так и приводом шасси. Несколько задаваемых программ управления ходовой установкой значительно повышают ма-невренность крана.
Управление выдвижением телескопической стрелы осуществляется при помощи гидро-механической системы, бесступенчато и у многих моделей может производиться под нагрузкой. Конструкция телескопических стрел предусматривает оснащение дополнительными решетча-тыми удлинителями, жестко закрепленными, управляемыми или телескопическими,
Конструкция некоторых моделей позволяет устанавливать различные комбинации стре-ловых систем. Так, в конструкции гусеничного крана Kobelсo СКЕ 1800 (Германия) предусмот-рена возможность установки стрел различной конструкции и назначения:
– стрела для тяжелых работ – грузоподъемностью 180 т, длиной 12,2 м;
– стрела для стандартных работ – грузоподъемностью 160 т, длиной 85,3 м;
– основная стрела смещения – грузоподъемностью 110 т, длиной 54,9 м;
– длинная стрела – грузоподъемностью 40 т, длиной 85,3 м с возможностью ее наращи-вания.
Широкая номенклатура авто- и гусеничных кранов позволяет подобрать подходящую машину практически для любого вида строительно-монтажных работ.

Башенные краны
Данный вид монтажного оборудования применяется в основном при сооружении высо-ких опор либо при строительстве эстакад при возможности быстрого устройства подкрановых путей. Башенные краны некоторых фирм (например, Liebherr серия МК) устанавливаются не-посредственно на автошасси. Такая компоновка значительно увеличивает их мобильность и со-кращает сроки развертывания в рабочее положение. Кран транспортируется в полном оснаще-нии: с телескопической башней, конструкция которой позволяет варьировать ее высоту, теле-скопической стрелой грузовой тележки, комплектом противовесов, электрогенератором и подъ-емной кабиной. Благодаря рулевому управлению всеми колесами (так же как и у самоходных кранов) машина может маневрировать в стесненных условиях строительной площадки. Монтаж в рабочее положение осуществляется одним человеком путем нажатия на одну кнопку. Однако грузоподъемность таких кранов невелика (не более 8 т), поэтому область их применения огра-ничена в основном установкой стоек из свай-оболочек, контурных блоков сборно-монолитных опор, т.е. элементов весом не более 6-7 т.
Компания TEREX-COMEDIL, один из лидеров в области производства башенных кра-нов, хорошо известная в России, выпускает две серии башенных кранов, используемых при строительстве мостовых сооружений.
Безоголовочные верхнеповоротные краны серии СТТ имеют достаточную грузоподъем-ность (20-40 т), высоту подъема (73-90 м) и вылет стрелы (39-84 м) для использования их при сооружении высоких опор из крупногабаритных блоков. На монтаже секции башни крана при наращивании ее высоты могут крепиться к конструкции опоры, что позволяет увеличить высо-ту подъема блоков и других элементов конструкции.
Краны серии CTL оснащены маховой стрелой с деррик-мачтой и подвижным балластом. Примерно при тех же характеристиках они имеют преимущество перед кранами с горизонталь-ной стрелой, заключающееся в отсутствии пересечения круговых рабочих зон.

Сборно-разборные плавучие краны представляют собой, как правило, уникальные аг-регаты индивидуального проектирования, используемые при строительстве мостов как на мон-таже опор, так и при сооружении фундаментов и пролетных строений. В качестве плавучих мо-гут применяться также самоходные краны, установленные на плавучих средствах.