ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ АВТОДОРОЖНОЙ ЭСТАКАДЫ НАД ДЕЙСТВУЮЩИМИ АВТОМОБИЛЬНЫМИ ИЛИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМИ МАГИСТРАЛЯМИ

Техническое решение относится к устройствам, предназначенным для возведения сооружений мостового типа, и может быть использовано при проектировании и строительстве автодорожных эстакад (виадуков) над существующими и действующими автомобильными или железнодорожными магистралями без прекращения или ограничения движения по ним, в том числе в районах мегаполиса со сложившейся не подлежащей сносу инфраструктурой.
Проблемы чрезмерной загруженности автомобильных магистралей, пробок и безопасности движения по дорогам, особенно в мегаполисах, частично могут быть разрешены строительством дорог-дублеров или возведением эстакад над уже существующими транспортными магистралями, как автомобильными, так и железнодорожными.
Наряду с традиционными технологиями (см., например [14, 15]) строительства мостов и сооружений на дорогах предлагаются также новые устройства и комплексы [9-11], RU 2161220 С1, 27.12.2000; RU 2251604 C2, 10.05.2005 и др. по совершенствованию транспортной структуры городов и мегаполисов.
В последние годы в России запатентованы различные технические решения, направленные на снижение интенсивности дорожного движения и загруженности автомобильных магистралей: путепровод [8], транспортные комплексы [5] и RU 37106 U1, 10.04.2004, скоростная автомобильная дорога [2, 4]; в Японии и во Франции получены патенты на автомобильный виадук [6] над железной дорогой и эстакаду [7].
Однако большинство известных технических решений [4-8] касаются непосредственно лишь конструкции дорог с эстакадами (виадуками) над ними и не рассматривают технологии и устройства, предназначенные для возведения этих сооружений мостового типа.
В известном техническом решении [2] предлагается способ и устройство для сооружения скоростной автомобильной дороги, расположенной над проезжей частью существующей автомобильной дороги. Сооружение дороги в [2] осуществляется специальной передвижной установкой, выполненной в виде тоннеля (портала) с верхней рабочей поверхностью, с которой производится монтаж опор и пролетных строений эстакады.
Несмотря на возможность по обеспечению непрерывного движения по существующей автомобильной дороге в тоннеле передвижной строительной установки и снижению интенсивности дорожного движения в стесненных условиях городской застройки, предложенная технология [2] имеет ряд недостатков, поскольку в ее основу положена методика возведения гидротехнических сооружений с оснащенных технологическим оборудованием плавсредств (см., например RU 2098558 С1, 10.12.1997). Как показал анализ [1, 3], установки для сооружения гидротехнических мостовых конструкций с использованием плавсредств (суда, понтоны) не могут быть достаточно эффективны ввиду сложности, высокой стоимости и зависимости от погодных условий.
Передвижной установке [2] для возведения конструкций мостового типа на суше присущи аналогичные недостатки: сложность конструкции и применения (особенно при стабилизации платформы по горизонту, а также при сооружении многоярусных эстакад), трудоемкость использования и большие капитальные затраты, что затрудняет достижение оптимального критерия производства «сложность - стоимость - эффективность», т.е. достижение максимально возможной эффективности при приемлемых сложности и стоимости.
Недостатки установки [2] могут быть устранены применением технологии ООО ПСФ «Спецфундаментстрой» (г.Геленджик) [1, 3, 12, 13] возведения мостовых конструкций при использовании достоинств этой технологии по сравнению с известными установками, включая [2], и при учете специфики монтажа эстакад над сушей, в том числе над существующими автомобильными или железнодорожными транспортными магистралями.
Принятый за прототип технологический комплекс [1] для возведения свайного сооружения мостового типа содержит рабочую площадку с монтажными элементами, а также размещенное на технологической платформе (ТП) сваебойное оборудование для погружения свай в грунт, включающее подъемный кран, свайный погружатель и кондуктор для установки и ориентирования свайных опор, причем ТП выполнена с возможностью передвижения по направлению производства работ для последовательного сооружения очередных секций мостового типа посредством возведения несущих свайных опор, размещения на опорах ригелей и монтажа пролетных строений.
Однако функциональное назначение технологического комплекса [1] ограничено возведением свайных сооружений мостового типа на акваториях (пирсы, причалы и т.п.) и не учитывает специфики сооружения автодорожных эстакад над существующими и действующими автомобильными или железнодорожными магистралями: изменение наклона поверхности рельефа под эстакадой, выполнение криволинейных участков эстакады, а также необходимость, в ряде случаев, монтажа двухъярусной конструкции с въездами на эстакаду и съездами с нее в структуре мегаполиса со сложившейся не подлежащей сносу инфраструктурой.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании на основе прогрессивной технологии [1] сооружения свайных мостовых оснований технологического комплекса для возведения автодорожной эстакады над действующими автомобильными или железнодорожными магистралями без прекращения или какого-либо ограничения движения по ним, в том числе в районах мегаполиса со сложившейся не подлежащей сносу инфраструктурой.
Основной технический результат предлагаемого комплекса - синергия преимуществ возведения эстакады непосредственно с ее верхней смонтированной части без использования земельных участков, занятых действующими магистралями, а также без размещенных рядом с ними стройплощадок. Технологический комплекс обеспечивает рациональное совмещение всех операций по возведению эстакады: от доставки по ней сборных монтажных элементов и материалов до выполнения очередных свайных опор и пролетных строений эстакады с уже смонтированной секции эстакады. При этом обеспечивается сокращение сроков строительства и снижение трудоемкости работ при упрощении процесса возведения эстакады за счет производства работ без применения наземных установок и механизмов, используемых в известной технологии [2], тем самым достигается оптимизация критерия производства «сложность - стоимость - эффективность».
Технический результат достигается следующим образом.
Технологический комплекс для возведения свайного сооружения мостового типа содержит рабочую площадку с монтажными элементами, а также размещенное на технологической платформе (ТП) сваебойное оборудование для погружения свай в грунт, включающее подъемный кран, свайный погружатель и кондуктор для установки и ориентирования свайных опор, причем ТП выполнена с возможностью передвижения по направлению производства работ для последовательного сооружения очередных секций мостового типа посредством возведения несущих свайных опор, размещения на опорах ригелей и монтажа пролетных строений.
Отличительной особенностью технологического комплекса является то, что возводимое сооружение мостового типа представляет собой автодорожную эстакаду над существующей и действующей автомобильной или железнодорожной магистралью, при этом ТП выполнена самодвижущейся или передвигаемой посредством транспортных механизмов с возможностью передвижения по временным продольным опорным балкам, установленным на лидерных свайных опорах возводимой эстакады, и оснащена закрепленным на ТП по направлению возведения эстакады кондуктором, который снабжен устройством поворота в горизонтальной плоскости для выполнения криволинейных участков эстакады.
Комплекс также отличается тем, что на начальном этапе работ возведение несущих свайных опор, размещение на опорах ригелей и монтаж первой секции пролетного строения эстакады выполнены с временного стапеля, который размещен на рабочей площадке вне зоны существующей и действующей автомобильной или железнодорожной магистрали, с последующим сооружением очередных секций с уже смонтированных по мере строительства секций пролетного строения эстакады.
Кроме того, комплекс отличается тем, что в качестве несущих свайных опор использованы металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм, из которых посредством погружения в грунт выполнено свайное основание в два или более ряда в зависимости от ширины эстакады.
При этом в качестве свайного погружателя использован гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана ТП.
Особенность комплекса также заключается в том, что закрепленный на ТП кондуктор для погружения свайных опор эстакады выполнен в виде двухъярусного выносного кондуктора с направляющими проемами в виде стаканов для размещения свайных опор на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт свайным погружателем, а устройство поворота кондуктора для монтажа криволинейных участков эстакады выполнено с возможностью отклонения кондуктора в горизонтальной плоскости вправо-влево на угол, соответствующий углу между направлениями прямого и криволинейного участков планового положения эстакады.
Кроме того, особенностью комплекса является то, что верхняя проезжая часть эстакады выполнена преимущественно горизонтальной с компенсацией возможных наклонов поверхности рельефа под эстакадой посредством использования несущих забивных свайных опор различной длины и/или путем обрезания (наращивания) свай до требуемых размеров.
В конкретных случаях осуществления комплекса эстакада может быть выполнена в виде одноярусной или двухъярусной конструкции с двух-, трех или четырехполосным движением по проезжей части, при этом в двухъярусной конструкции эстакады каждый ярус выполнен для скоростного движения в одном направлении.
Кроме того, в частных случаях выполнения технологического комплекса автодорожная эстакада возводится в транспортной структуре мегаполиса со сложившейся не подлежащей сносу инфраструктурой и выполнена с въездами на эстакаду и съездами с нее в зонах мегаполиса, не позволяющих нарушать его инфраструктуру.
На чертеже приведена общая конструктивная схема технологического комплекса для возведения автодорожной эстакады над действующими автомобильными или железнодорожными магистралями, где приняты следующие обозначения:
1 - свайные опоры эстакады;
2 - технологическая платформа;
3 - большегрузный подъемный кран;
4 - свайный погружатель;
5 - временные продольные балки на лидерных свайных опорах;
6 - двухъярусный кондуктор для установки свайных опор;
7 - направляющие проемы кондуктора;
8 - секции пролетного строения эстакады;
9 - существующая и действующая автомобильная или железнодорожная магистраль;
10 - верхняя проезжая часть эстакады.
Работа технологического комплекса по возведению автодорожной эстакады над действующими магистралями заключается в следующем.
На начальном этапе работ возведение несущих свайных опор 1, размещение на опорах ригелей и монтаж первой секции пролетного строения эстакады выполняются с временного стапеля, который размещен на рабочей площадке вне зоны существующей и действующей автомобильной или железнодорожной магистрали 9. Последующее сооружение очередных секций от доставки сборных монтажных элементов (свай, временных опорных балок под ТП 2, ригелей, плит перекрытия и др.) и материалов до выполнения очередных свайных опор 1 и пролетных строений производится по технологии «сверху-вниз» с уже смонтированных по мере строительства секций 8 пролетного строения эстакады.
При этом самодвижущаяся или передвигаемая посредством транспортных механизмов ТП 2 передвигается по направлению производства работ по временным продольным опорным балкам 5, установленным на лидерных свайных опорах 1 посредством большегрузного подъемного крана 3 и свайного погружателя 4. Последовательное сооружение очередных секций 8 эстакады осуществляется (аналогично работе комплекса [1]) посредством размещенных на ТП 2 подъемного крана 3 и свайного погружателя 4, а также выносного двухъярусного кондуктора 6, закрепленного на ТП 2 по направлению возведения эстакады и имеющего направляющие проемы 7 в виде стаканов для размещения свайных опор 1 на проектное положение посредством подъемного крана 3 с последующим погружением их в грунт свайным погружателем 4.
В качестве несущих свайных опор 1 использованы металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм, из которых посредством погружения в грунт выполнено свайное основание в два или более ряда в зависимости от ширины эстакады 10.
При этом в качестве свайного погружателя 4 использован гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана 3 ТП 2.
Для выполнения криволинейных участков эстакады кондуктор 6 снабжен устройством поворота в горизонтальной плоскости (на чертеже не показано), которое выполнено с возможностью отклонения кондуктора 6 в горизонтальной плоскости вправо-влево на угол, соответствующий углу между направлениями прямого и криволинейного участков планового положения эстакады.
Верхняя проезжая часть 10 эстакады выполнена преимущественно горизонтальной с компенсацией возможных наклонов поверхности рельефа под эстакадой посредством использования несущих забивных свайных опор 1 различной длины и/или путем обрезания (наращивания) свай до требуемых размеров.
В конкретных случаях осуществления комплекса эстакада может быть выполнена в виде одноярусной или двухъярусной конструкции с двух-, трех или четырехполосным движением по проезжей части 10, при этом в двухъярусной конструкции эстакады каждый ярус выполнен для скоростного движения в одном направлении.
Кроме того, в частных случаях выполнения технологического комплекса автодорожная эстакада возводится в транспортной структуре мегаполиса со сложившейся не подлежащей сносу инфраструктурой и выполнена с въездами на эстакаду и съездами с нее в зонах мегаполиса, не позволяющих нарушать его инфраструктуру.
Таким образом, из формулы и из описания технологического комплекса и его работы следует, что достигается его назначение с указанным техническим результатом, который находится в причинно-следственной связи с совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы, при этом достигается оптимальный критерий производства «сложность - стоимость - эффективность», т.е. достижение максимально возможной эффективности при приемлемых сложности и стоимости.
Источники по уровню техники
I. Прототип и аналог:
1. RU 83075 U1, 20.05.2009 (прототип).
2. RU 2181396 С1, 20.04.2002 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
3. RU 99017 U1, 10.11.2010.
4. RU 2188270 С1, 27.08.2002.
5. RU 2314947 С2, 20.01.2008.
6. JP 11264113 (А), 28.09.1999.
7.FR 2823512 (A1), 18.10.2002.
8.RU 67104 U1, 10.10.2007.
9. RU 2181328 С1, 20.04.2002.
10. RU 2140480 С1, 27.10.1999.
11. RU 2152471 С1, 10.07.2000.
12. RU 42232 U1, 27.11.2004.
13. RU 2010133362 А, 20.11.2010.
14. Саламахин П.М. Мосты и сооружения на дорогах. Ч.2. - М.: Транспорт, 1994, с.300-317.
15. Мелконян С.А. Эстакада в г.Видное на автодороге МКАД - Кашира. - Вестник мостостроения, 2000, №5-6, с.59-63, 67-70.