CC BY
0
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА МОСТОВ И ТУННЕЛЕЙ
Д.Г. Бахолдин, руководитель строительных проектов ООО «Профит» (Россия, г. Москва)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-5-1-185-188
Аннотация. В статье рассматриваются инновационные методы строительства мостов и туннелей. Приводя конкретные примеры, дается анализ новых технологий строительства. Автор приходит к выводу, что современные проекты развития инфраструктуры требуют не только качества, безопасности, своевременного завершения, простоты строительства, функциональности и эстетики, но и минимальных затрат. А потому, такие требования могут быть удовлетворены только с помощью инженерных инноваций, которые могут включать сочетание нескольких традиционных методов с некоторыми инновационными решениями для эффективного выполнения желаемых характеристик.
Ключевые слова: мосты, туннели, новые технологии, инновационные методы, строительство, материалы, инженеры.
Цель исследования - выявить и проанализировать инновационные методы, используемые при строительстве мостов и туннелей, установить положительные и отрицательные стороны таких нововведений. Проблема исследования заключается в необходимости изучения подобных новых методик и технологий строительства для достижения безопасности и качества сооружения. Метод исследования - изучение специальной литературы, научных работ по теме, анализ современных практик разных стран.
Мосты издавна используются для удобного перемещения. Существует два типа мостов: наплавные мосты, которые используются временно и не нуждаются в прочном фундаменте, и второй тип - постоянные мосты, которым нужен прочный фундамент (вантовые мосты, подвесные мосты, мосты с тросами внутри, разводные мосты и др.). С точки зрения типа моста, и есть три основных фактора, которые следует учитывать при планировании строительства: состояние участка, технические и инженерные способности подрядчика, технология, доступная в стране.
Существует общепринятые стандарты строительства мостов. Фундаменты мостов и опор изготавливаются в сухом месте и затем переносятся на морское дно. Затем дно бурят специальными бурильными ма-
шинами до тех пор, пока опоры не будут сшиты. Этот метод эффективен в районах с ограниченной глубиной, а в более глубоких морях необходимо создавать временные дамбы до тех пор, пока вода не будет зарезервирована [1].
В последние десятилетия все активнее при строительстве мостов и туннелей применяют современные технологии. Это позволяет увеличить скорость строительства, сделать конструкцию более удобной и безопасной. Одним из таких новшеств является самовосстанавливающийся бетон.
На протяжении всего жизненного цикла бетона и из-за различных нагрузок, возникающих в мостах, бетон склонен к растрескиванию. Однако разрабатываются новые бетонные смеси, в состав которых входят бактерии, продуцирующие известняк, которые заполняют трещины по мере их образования. Эта новая инновационная технология может предотвратить дорогостоящие повреждения, которые могут возникнуть, если трещины в бетоне не заполнять или не ремонтировать.
В условиях изменения климата и ухудшения состояния окружающей среды акцент в конструкции мостов сместился в сторону устойчивых и экологичных материалов. Например, переработанная сталь: снижает углеродный след за счет повторного использования существующих мате-
риалов. Композитные материалы: легкие и прочные, они обеспечивают более длительный срок службы при меньших затратах на техническое обслуживание. Экобе-тон: Изготовленный с использованием вторичных материалов, он снижает воздействие строительства моста на окружающую среду [2].
Сейсмостойкость мотов и туннелей имеет решающее значение в регионах, подверженных сейсмической активности. Современные технологии в строительстве мостов включают: базовые амортизаторы (они действуют как амортизаторы, позволяя мосту двигаться независимо от движения грунта), срезные звенья (предназначены для поглощения энергии и предотвращения разрушения моста), модернизация (укрепление старых мостов для защиты от землетрясений). Например, мост Акаси Кайке в Японии, самый длинный подвесной мост в мире, находился в стадии строительства, когда в 1995 году произошло землетрясение в Кобе. Он уцелел благодаря своим передовым сейсмостойким характеристикам [3].
Повреждения, вызванные этими сейсмическими и ветровыми нагрузками, приводят к необратимым повреждениям различных конструктивных элементов мостов, которые в будущем потребуют очень дорогостоящего ремонта. Однако в настоящее время используются новые строительные материалы, позволяющие избежать подобных проблем. Одним из таких материалов является сверхэластичная арматура. Этот материал, также известный как сплав с памятью формы (SMAs), используется для замены оригинальной стальной арматуры, обычно используемой в железобетоне. Когда стальная арматура в бетоне подвергается нагрузкам, вызывающим ее деформацию выше предела текучести, она деформируется надолго и не вернет себе первоначальную форму. С другой стороны, сверхэластичные SMA возвращаются к своей первоначальной форме даже после воздействия высоких нагрузок.
М. Нагимов в своих работах отмечает, что российские специалисты при строительстве новых мостов используют специ-
альный слой - геомембрану. Она позволяет добиться большей водонепроницамости, и как следствие - повысить срок службы изделия [4].
Нельзя не упомянуть и достижения ученых в области аэродинамики мостов. Силы ветра могут вызывать колебания мостов, что приводит к потенциальным разрушениям. Достижения в аэродинамике мостов включают: создание специальных аэродинамических труб, которые используются для тестирования моделей мостов и понимания того, как они будут реагировать на сильный ветер. Для противодействия силе ветра и предотвращения колебаний применяют настраиваемы амортизаторы массы. Кроме того, мосты строят специальной аэродинамической формы для снижения сопротивления ветра.
Инженеры-строители из TU Wien, или Венского технологического университета, в 2006 году разработали принципиально новый метод строительства мостов. Новый вид мостостроения раскрывается подобно зонтику. Вместо традиционных видов мостостроения, т.е. установки долговременных строительных лесов по мере укладки арматуры и заливки бетона в конструкции, этот механизм выполнен в виде «закрытого» зонтика, который затем раскладывается в свое окончательное положение. После этого его полые балки заполняются бетоном, а остальные конструктивные элементы достраиваются.
Говоря, о новых технологиях в строительстве туннелей, стоит отметить, что ученые не стоят на месте, постоянно изобретая инновационные и прогрессивные способы строительства. Строительство туннелей зависит от таких факторов, как состояние грунта, грунтовые воды, длина и диаметр туннеля, транспортировка, глубина туннеля, стоимость производства и управление рисками. Геологическое исследование определяет способ выемки грунта, будь то машинное бурение, взрывные работы или бурение скважин.
Инновационные технологии преобразуют туннельную инженерию, позволяя инженерам проектировать и строить туннели, которые когда-то считались невозможными. Одним из самых захватываю-
щих нововведений в туннельной инженерии является использование 3D-печати. 3Б-печать позволяет инженерам создавать туннели сложной формы с большей точностью, снижая потребность в ручном труде и повышая эффективность. Еще одним нововведением является использование автономных транспортных средств для строительства туннелей. Эти транспортные средства могут работать во взрывоопасных средах и выполнять задачи, которые слишком опасны для людей.
Устойчивые методы проектирования туннелей не только снижают воздействие строительства туннелей на окружающую среду, но и делают туннели более эффективными и рентабельными. Одной из устойчивых практик является использование переработанных материалов при строительстве туннелей. Переработанные материалы, такие как бетон и сталь, могут снизить воздействие строительства туннелей на окружающую среду за счет уменьшения потребности в новых материалах. Еще одной устойчивой практикой является использование возобновляемых источников энергии для обеспечения работы туннелей. Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и энергия ветра, могут снизить углеродный след от эксплуатации туннелей.
Недавно разработанной проходческой машиной является «крот» - удлиненный станок с круглой режущей головкой, которая вращается относительно торца туннеля. К режущей головке прикреплена серия стальных дисковых резцов, которые выдалбливают породу на забое, когда маши-
мощью гидравлической силы. Кротовки обеспечивают ряд преимуществ перед буровзрывными работами. Туннель может быть пробурен точно до желаемого размера с гладкими стенами [5].
В дополнение к взрывным и бурильным машинам для рытья туннелей используется несколько других методов. Метод «вырубай и перекрывай» включает в себя рытье траншеи; устройство бетонного пола, стен и потолка или установку предварительно отлитых секций туннеля; а затем повторную засыпку траншеи над туннелем. Этот метод обычно не выбирают для строительства туннелей в населенных пунктах городов [5].
Таким образом, современные проекты развития инфраструктуры требуют не только качества, безопасности, своевременного завершения, простоты строительства, функциональности и эстетики, но и минимальных затрат. А потому, такие требования могут быть удовлетворены только с помощью инженерных инноваций, которые могут включать сочетание нескольких традиционных методов с некоторыми инновационными решениями для эффективного выполнения желаемых характеристик.
Экономика строительства мостов и туннелей в будущем предполагает простую конструкцию с улучшенным взаимодействием между проектированием, монтажом и обслуживанием. Прогрессивное изучение современных высококачественных материалов и методов управления облегчит возведение долговечных конструкций, которые не требуют интенсивного технического обслуживания.
Г.С. Магамедова,
на вращается и продвигается вперед с по-
Библиографический список
1. Магамедова, Г.С. Технология строительства мостов / Е С. Кулигина // Молодой ученый. - 2017. - № 11 (145). - С. 84-86.
2. Композитные материалы заменяют металл // Редакция «Российской газеты»: [сайт]. -[Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://rg.ru/2019/11/06/kompozitnye-materialy-zameniaiut-metall.html (дата обращения: 18.05.2024).
3. Подвесной мост Акаси Кайкё: тройной рекордсмен и национальная гордость Японии // Novate.Ru: [сайт]. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://novate.ru/blogs/230223/65621/ (дата обращения: 18.05.2024).
4. Нагимов, М.Ф. Инновации в области мостостроения: прогрессивные материалы и конструктивные решения / М.Ф. Нагимов // Экономика строительства. - 2023. - № 7. -С. 64-68.
5. Инновационный транспорт для подземных работ: геоходы - машины, имеющие огромный потенциал // ОФФТОПИК: [сайт]. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.ixbt.com/live/offtopic/innovacionnyy-transport-dlya-podzemnyh-rabot-geohody-mashiny-imeyuschie-ogromnyy-potencial.html (дата обращения: 18.05.2024).
6. Власенко В.Ф., Раскутин А.Е. Применение полимерных композиционных материалов в строительных конструкциях. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ы*р:/Мат-works.ru/ru/articles?art_id=123.
7. Елесин М.А. Экологически чистые и безопасные строительные материалы: учеб. пособие / М.А. Елесин, Е.В. Умнова. - Норильск: НГИИ. 2022. - 83 с.
NEW TECHNOLOGIES FOR THE CONSTRUCTION OF BRIDGES AND TUNNELS
D.G. Bakholdin, Head of Construction Projects Profit LLC (Russia, Moscow)
Abstract. The article discusses innovative methods of bridge and tunnel construction. Giving specific examples, an analysis of new construction technologies is given. The author concludes that modern infrastructure development projects require not only quality, safety, timely completion, ease of construction, functionality and aesthetics, but also minimal costs. Therefore, such requirements can only be met with the help of engineering innovations, which may include a combination of several traditional methods with some innovative solutions to effectively fulfill the desired characteristics.
Keywords: bridges, tunnels, new technologies, innovative methods, construction, materials, engineers.
