СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МОСТА НА АКВАТОРИИ
METHOD FOR ERECTION OF BRIDGE ON WATER AREA

Изобретение относится к способам возведения мостов и мостовых конструкций на акватории.
Как правило, способы возведения моста включают следующие основные операции (см. например [3-5]): сооружение фундаментов опор моста, монтаж тела опор моста, возведение на опорных частях тела опор пролетного строения и выполнение полотна проезжей части моста.
Так, известный способ [3] возведения моста включает выполнение постоянных опор и монтаж пролетного строения с использованием временных опор. Способ [3], однако, предназначен для строительства мостов на суше и не предусматривает особенностей возведения свайных оснований на акватории.
В способе [2] сооружения морских эстакад предложено при помощи кранового судна устанавливать временные (инвентарные) блоки для сооружения постоянных опор. Недостатками способа [2] являются сложность, трудоемкость и большие капитальные затраты, обусловленные применением плавсредств, невозможность использования в условиях значительного волнения, что затрудняет достижение оптимального критерия производства «сложность - стоимость - эффективность», т.е. достижение максимально возможной эффективности при приемлемых сложности и стоимости. Кроме того, в способе [2] не отражена рациональная технология установки временных и постоянных опор.
Сущность технического решения [1], принятого за прототип, заключается в создании технологии возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории с использованием временных опор и кондукторов специальной конструкции для погружения основных (капитальных) свайных опор.
Способ-прототип [1] включает погружение постоянных свай опор (ПСО) моста в дно акватории сваебойным оборудованием с использованием временных опор (ВО), причем на начальном этапе работ с устоя моста выполняют погружение ВО с размещением на них временных опорных балок, на которые устанавливают технологический комплекс (ТК) (платформу) с возможностью его перемещения по этим опорным балкам на лидерные ВО, посредством которого по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО, а также ПСО очередной промежуточной опоры моста. При этом передвижной ТК снабжают оборудованием и сборными элементами для монтажа металлических ВО и ПСО, большегрузным подъемным краном и свайным погружателем, а также оснащают закрепленными на ТК кондукторами для размещения свай ВО и ПСО на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем на требуемую глубину. На последующих этапах работ ТК перемещают по вновь уложенным временным опорным балкам, последовательно выполняют очередные лидерные ВО до проектного участка монтажа ПСО и монтируют промежуточные опоры моста.
Однако способ [1] предназначен, в основном, для возведения только свайных мостовых оснований на акваториях и имеет ограничения для использования при сооружении мостов на железобетонных опорах. Способ [1] не рассматривает технологии монтажа пролетных строений (в том числе прогрессивной технологии продольной надвижки), а, кроме того, требует, в ряде случаев, возведения временной мостовой конструкции рядом с проектным профилем моста.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании на основе прогрессивной технологии [1, 5] способа возведения моста на акватории, обеспечивающего совокупность преимуществ монтажа опор и пролетных строений моста непосредственно с его верхней смонтированной части по технологии «сверху-вниз» без использования плавсредств и без возведения временных вспомогательных мостовых конструкций рядом с проектным направлением работ.
Основной технический результат изобретения - реализация рациональной синергии метода надвижки пролетных строений моста и всех операций по возведению моста от доставки по нему сборных монтажных элементов и материалов до монтажа очередных промежуточных опор моста и пролетных строений с уже смонтированной секции. При этом обеспечивается повышение технологичности и эксплуатационной надежности строительства, сокращение его сроков и снижение трудоемкости при упрощении процесса возведения моста за счет производства работ без вспомогательных мостовых конструкций, используемых в известной технологии [1], тем самым достигается оптимизация критерия производства «сложность - стоимость - эффективность».
Технический результат достигается следующим образом.
Способ возведения моста на акватории включает погружение постоянных свай опор (ПСО) моста в дно акватории сваебойным оборудованием с использованием временных опор (ВО), монтаж пролетных строений и сооружение полотна проезжей части, причем на начальном этапе работ с устоя моста выполняют погружение ВО с размещением на них временных опорных балок, на которые устанавливают технологический комплекс (ТК) с возможностью его перемещения по этим опорным балкам на лидерные ВО, посредством которого по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО, а также ПСО очередной промежуточной опоры моста. При этом передвижной ТК снабжают оборудованием и сборными элементами для монтажа металлических ВО и ПСО, большегрузным подъемным краном и свайным погружателем, а также оснащают закрепленными на ТК кондукторами для размещения свай ВО и ПСО на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем на требуемую глубину. На последующих этапах работ ТК перемещают по вновь уложенным временным опорным балкам, последовательно выполняют очередные лидерные ВО до проектного участка монтажа ПСО и монтируют промежуточные опоры моста.
Отличительной особенностью способа является то, что в проектном месте размещения промежуточной опоры моста с погруженными в грунт ПСО между двумя смежными рядами ВО монтируют короб из шпунтовых панелей, посредством сварного соединения наращивают до проектной отметки ВО моста, закрепляют на них временный поперечный ригель и на него способом продольной надвижки устанавливают секцию пролетного металлического строения моста. Из образованного шпунтовыми панелями короба откачивают воду и извлекают грунт, а в коробе посредством армирования и бетонирования последовательно возводят фундамент и ступенчатое тело опоры моста до заданной высоты под пролетным строением моста. При этом стройматериалы для сооружения фундамента и тела опоры моста доставляют к участку армирования и бетонирования по верхнему пролетному строению посредством автотранспорта, автобетоновоза и автобетононасосов. На завершающем этапе работ верхнее пролетное строение моста окончательно устанавливают в проектное положение, опуская при помощи гидродомкратов на опорные части возведенного тела опоры, демонтируют ВО и на пролетном строении выполняют полотно проезжей части моста.
Отличием способа также является то, что в качестве ПСО и ВО используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм.
Способ также отличается тем, что в качестве металлической секции пролетного строения моста, устанавливаемой способом надвижки, используют неразрезную ортотропную плиту.
Кроме того, отличием способа является то, что тело опоры моста выполняют двухступенчатым, состоящим из подводной и надводной секций, причем телу опоры моста придают обтекаемую в плане форму, а с верховой стороны тела опоры на надводной секции выполняют ледорезы.
При этом отличие способа заключается в том, что технологический комплекс ТК оснащают двумя кондукторами для монтажа соответственно ВО и ПСО, закрепленными на противоположных частях ТК, причем кондуктор для монтажа лидерных ВО закрепляют на ТК по направлению производства работ.
Технологический комплекс ТК выполняют в виде двухуровневой платформы, на верхнем уровне которой размещают большегрузный подъемный кран и свайный погружатель, а в межуровневом пространстве располагают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТК выполняют самодвижущимся или передвигаемым по временным опорным балкам посредством транспортных механизмов.
В конкретном случае выполнения способа в качестве подъемного крана ТК для монтажа металлических ВО и ПСО используют большегрузный кран, например марки LR-1280, в качестве свайного погружателя используют гидромолот, например марки IHC S-280, для извлечения грунта и погрузки его на баржу и/или грузовые автомобили большой грузоподъемности используют драглайн, например марки HS 835 HD, а для возведения фундамента и тела опоры моста дополнительно применяют монтажные краны.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где приведена общая схема предлагаемого способа возведения моста на акватории. Фиг.1 показывает этап погружения ВО посредством ТК, на фиг.2 представлен этап работ по монтажу ПСО промежуточной опоры моста, фиг.3 иллюстрирует завершающий этап возведения фундамента и тела опоры моста.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - постоянные сваи опоры (ПСО) моста;
2 - лидерные ВО;
3 - ВО моста;
4 - пролетное металлическое строение моста;
5 - полотно проезжей части;
6 - дно акватории;
7 - технологический комплекс ТК;
8 - большегрузный подъемный кран;
9 - свайный погружатель;
10 - кондуктор для размещения свай ВО;
11 - кондуктор для монтажа ПСО;
12 - короб из шпунтовых панелей;
13 - фундамент опоры моста;
14 - ступенчатое тело опоры моста;
15 - автобетононасос;
16 - монтажный кран.
Способ возведения моста на акватории реализуют следующим образом.
На начальном этапе работ (фиг.1) выполняют погружение ВО 3 и 2 с размещением на них временных опорных балок, на которые устанавливают технологический комплекс (ТК) 7 с возможностью его перемещения по этим опорным балкам на лидерные ВО 2, посредством которого по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО 2, а также ПСО 1 очередной промежуточной опоры моста. При этом передвижной ТК 7 снабжают оборудованием и сборными элементами для монтажа металлических ВО 2 и ПСО 1, большегрузным подъемным краном 8 и свайным погружателем 9, а также оснащают закрепленными на ТК 7 кондукторами 10 и 11 для размещения свай ВО 2, 3 и ПСО 1 на проектное положение посредством подъемного крана 8 с последующим погружением их в грунт дна 6 свайным погружателем 9 на требуемую глубину. На последующих этапах работ (фиг.2) ТК 7 перемещают по вновь уложенным временным опорным балкам, последовательно выполняют очередные лидерные ВО 2 до проектного участка монтажа ПСО 1 и монтируют промежуточные опоры моста. В проектном месте размещения промежуточной опоры моста с погруженными в грунт 6 ПСО 1 между двумя смежными рядами ВО 2 монтируют короб 12 из шпунтовых панелей, посредством сварного соединения наращивают до проектной отметки ВО 3 моста, закрепляют на них временный поперечный ригель и на него способом продольной надвижки устанавливают секцию пролетного металлического строения 4 моста. Из образованного шпунтовыми панелями короба 12 откачивают воду и извлекают грунт, а в коробе 12 посредством армирования и бетонирования последовательно возводят фундамент 13 и ступенчатое тело 14 опоры моста до заданной высоты под пролетным строением моста. При этом стройматериалы для сооружения фундамента 13 и тела 14 опоры моста доставляют к участку армирования и бетонирования по верхнему пролетному строению 4 посредством автотранспорта, автобетоновоза и автобетононасосов 15. На завершающем этапе работ (фиг.3) верхнее пролетное строение 4 моста окончательно устанавливают в проектное положение, опуская при помощи гидродомкратов на опорные части возведенного тела 14 опоры, демонтируют ВО 3 и на пролетном строении 4 выполняют полотно 5 проезжей части моста.
В качестве ПСО 1 и ВО 2, 3 используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм.
В качестве металлической секции пролетного строения 4 моста, устанавливаемой способом надвижки, используют неразрезную ортотропную плиту. При реализации монтажа пролетного строения 4 методом надвижки могут быть использованы известные, предложенные в RU 2209872 С2, 10.08.2003; RU 2334042 C2, 20.09.2008 способы, модифицированные для конкретной задачи, и технологический комплекс для надвижки пролетного строения моста по RU 18405 U1, 20.06.2001.
Тело 14 опоры, в частном случае, выполняют двухступенчатым, состоящим из подводной и надводной секций, причем телу 14 опоры моста придают обтекаемую в плане форму, а с верховой стороны тела опоры на надводной секции выполняют ледорезы.
При реализации способа технологический комплекс ТК 7 оснащают двумя кондукторами для монтажа соответственно ВО 2, 3 и ПСО1, закрепленными на противоположных частях ТК 7, причем кондуктор для монтажа лидерных ВО 2 закрепляют на ТК по направлению производства работ.
Технологический комплекс ТК 7 выполняют в виде двухуровневой платформы (аналогичной технологическим платформам [1,5-7]; RU 105912 U1, 27.06.2011), на верхнем уровне которой размещают большегрузный подъемный кран 8 и свайный погружатель 9, а в межуровневом пространстве располагают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТК 7 выполняют самодвижущимся или передвигаемым по временным опорным балкам посредством транспортных механизмов.
В конкретном случае выполнения способа в качестве подъемного крана 8 ТК 7 для монтажа металлических ВО 2, 3 и ПСО 1 используют большегрузный кран, например марки LR-1280, в качестве свайного погружателя 9 используют гидромолот, например марки IHC S-280, для извлечения грунта и погрузки его на баржу и/или грузовые автомобили большой грузоподъемности используют драглайн, например марки HS 835 HD, а для возведения фундамента 13 и тела 14 опоры моста дополнительно применяют монтажные краны.
Предложенный способ может быть реализован известными технологическими комплексами [5-7], разработанными и используемыми в практике монтажа гидротехнических сооружений ООО ПСФ «СПЕЦФУНДАМЕНТСТРОЙ» (г.Геленджик), при их рациональной доработке, учитывающей специфику строительства мостов на акватории.
Из формулы и описания способа возведения моста на акватории и операций по его выполнению следует, что достигается его назначение с указанным техническим результатом, который находится в причинно-следственной связи с совокупностью существенных признаков изобретения, при этом достигается оптимальный комплексный 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 2010133362 А, 20.11.2010 (прототип).
2. SU 142212 A1, 30.05.1961 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
3. RU 2161220 С1, 27.12.2000.
4. RU 2007109132 А, 20.09.2008.
5. RU 2011110578 А, 20.06.2011.
6. RU 99017 U1, 10.11.2010.
7. RU 83075 U1, 20.05.2009.