CC BY
81
УДК 624.21.
ОБ ИЗМЕНЕНИИ ИДЕОЛОГИИ СОДЕРЖАНИЯ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРИ ИХ СОХРАНЕНИИ А.В. Бильченко, профессор, к.т.н., А.Г. Кислов, профессор, к.т.н., ХНАДУ
Аннотация. Рассматриваются вопросы об изменении идеологии содержания мостовых сооружений, которая базируется на их сохранении от начала эксплуатации или после капитального ремонта. Разработанная методика позволяет продлить срок эксплуатации искусственных сооружений на автомобильных дорогах до 40 лет.
Ключевые слова: идеология содержания, мостовое сооружения, эксплуатация, ремонт, повреждения, оценка затрат, мостовое полотно, функционирование.
ПРО ЗМТНУ 1ДЕОЛОГП УТРИМАННЯ МОСТОВИХ СПОРУД ПРИ ÏХ ЗБЕРЕЖЕННТ А.В. Бшьченко, професор, к.т.н., О.Г. Кклов, професор, к.т.н., ХНАДУ
Анотаця. Розглядаються питання про змтення ¡деологп утримання мостових споруд, яка базуеться на гх збережент в1д початку експлуатацИ, або тсля каттального ремонту. Розроблена методика дозволяе подовжити строк експлуатацИ' споруд до 40 роюв.
Ключов1 слова: ¡деолог1я утримання, мостовi споруди, експлуатащя, ремонт, ушкодження, оцтка витрат, мостове полотно, функщонування.
CHANGE OF CONCEPT CONCERTNING BRIDGE STRUCTURES MAINTENANCE AT THEIR PRESERVATION A. Bylchenko, Professor, Candidate of Technical Sciences, A. Kislov, Professor, Candidate of Technical Sciences, KhNAHU
Abstract. The matters concerning the concept of bridge structures maintenance which is based on their preservation from the beginning of their operation or after the overhaul are considered in the given article. The method developed allows to extend the service life of artificial facilities on motorways to the period of 40 years.
Key words: concept of maintenance, bridge structures, operation, overhaul, damages, estimation of expenses, bridge floor, functioning.
Введение
Сложившаяся система организации содержания и выполнения ремонтных работ на транспортных сооружениях на автомобильных дорогах не в состоянии быстро и качественно решать эти вопросы. Во многом это объясняется недостаточной проработкой вопросов, отсутствием каких-либо технико-экономических обоснований при выборе схем содержания и проведения ремонтных работ, а также
недостаточным финансированием в условиях ограниченных ресурсов.
На сегодняшний день, когда монополия на распределение и проведение работ государственными организациями утрачена и получение заказа на проведение ремонтных работ при содержании мостовых сооружений происходит в процессе проведения тендера между конкурирующими предприятиями, при оценке варианта проекта производства
ремонтных работ основным, а зачастую и единственным критерием по-прежнему остается минимум капитальных затрат. Поэтому необходимо менять идеологию содержания мостовых сооружений.
Под «идеологией» следует понимать систему взглядов и идей, позволяющих дать инструмент для реализации одного из главных замыслов (концепции) - повышения внимания содержанию мостовых сооружений на каждом этапе их жизни с целью сохранения.
Анализ публикаций
В настоящее время мостовые сооружения находятся в критическом состоянии, так как на протяжении послевоенной истории дорожники не придерживались нормативных требований к нерасчетным элементам мостов, таких как: водоотвод, гидроизоляция, деформационные швы. Кроме того, традиционное пренебрежительное отношение к этим элементам при стремительном применении сборного железобетона привело к катастрофическим последствиям. При этом мостовое полотно превратилось в сплошное сито, так как гидроизоляция никогда не ремонтировалась. Все это привело к интенсивной фильтрации воды на пролетные строения, опорные устройства, ригели опор и опоры [1-3].
Цель и постановка задачи
Концепция сохранения мостовых сооружений на современном этапе должна предусматривать следующие цели [4]:
- Улучшение состояния мостовых сооружений и обеспечение пользователю безопасных и комфортных условий движения при дозволенных скоростях, установленных для каждой категории дороги в течение определенного времени.
- Развитие стратегии эксплуатации мостовых сооружений на долгосрочный период, которая обеспечивается современными техническими решениями и материалами на уровне отдельных элементов и конструкций в целом, что позволит сохранить сооружение для обеспечения его функционирования с достаточной надежностью.
Для решения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:
- Изменить идеологию содержания мостовых сооружений, исходя из следующего: «пока сооружение не начало разрушаться, необходимо своевременно его защитить от повреждений». Соблюдать принцип экономической целесообразности при решении вопросов финансирования работ по содержанию и ремонту мостовых сооружений;
- Создать специализированные организации по содержанию и ремонту мостовых сооружений, укомплектовать их кадрами и специализированными средствами механизации, инструментами и оборудованием. При этом не использовать эти организации для содержания и ремонта дорог, а финансирование выполнять целенаправленно на мостовые сооружения;
При изменении финансовой политики в области содержания при сохранении мостовых сооружений в условиях ограниченного финансирования предусмотреть:
- существенное увеличение доли затрат на содержание;
- перераспределение средств между работами, относящимися к содержанию (надзор, уход, профилактика, поточные ремонты), и работами по сохранению (планово предупредительные работы);
- ввести в практику проектировщиков технико-экономическую оценку полной стоимости проекта с учетом расходов на эксплуатацию. Оценку затрат в случае раннего выхода объекта из эксплуатации относить за их счет. Это предопределит закладку в проекты современных более долговечных материалов и тщательный контроль за соблюдением технологии выполнения работ;
- в договорах со строителями необходимо оговаривать гарантийный срок на качество работ, так как около 40 % всех дефектов на мостовых сооружениях возникает в процессе строительства. Ввести в практику штрафные санкции при возникновении в процессе эксплуатации скрытых строительных дефектов.
Реализация задачи
Мостовые сооружения, являясь одним из видов строительной продукции, обладают специфическими потребительскими свойствами,
которые в совокупности определяют их назначение в пространстве и времени.
Система классификации потребительских свойств, обобщенная профессором А.И. Васильевым [5], может быть представлена следующим образом.
Первый, высший уровень, составляют функциональные свойства: пропускная способность; грузоподъемность; долговечность; безопасность и комфортность движения.
Функциональные потребительские свойства отражают его целевую функцию - обеспечение бесперебойного и безопасного пропуска транспорта и коммуникаций в заданном режиме в течение определенного времени.
Второй уровень составляют технологические, социальные и экономические потребительские свойства, не влияющие непосредственно на качество функционирования мостовых сооружений, но необходимые для поддержания их нормального состояния во время эксплуатации. К ним относятся: технологичность при строительстве и эксплуатации, в том числе ремонтопригодность, возможность надзора и мониторинга состояния мостов; социально-экономическая приемлемость; экологичность (взаимодействие с окружающей средой); архитектурная выразительность.
Естественно, что эти два уровня потребительских свойств взаимосвязаны и взаимодействуют во время функционирования. При этом пока наиболее исследованным является первый уровень - функциональный, так как он определяет предметное назначение мостового сооружения на протяжении какого-либо времени.
Построенное сооружение функционирует какое-то время без снижения надежности и грузоподъемности (рис. 1). За этот период протекают основные длительные процессы (усадка и ползучесть), возрастает прочность бетона, нормально функционирует система водоотвода и не нарушается гидроизоляция и деформационные швы, водоотводные трубки, стойки ограждения и тротуары. Вероятность безотказной работы несущих конструкций сохраняется на уровне, обеспечива-емом ВБН В.3.1-218-174-2002 [6]. В указанный период за мостом осуществляется лишь уход. Продолжительность этого периода зависит от качества строительства и в первую оче-
редь от скрытых дефектов и составляет, к сожалению, пока не так много - 5-7 лет.
Второй этап эксплуатации характеризуется появлением и развитием дефектов в первую очередь мостового полотна, изменением свойств бетона и коррозией арматуры. Появляются отказы в элементах, срок службы которых ниже, чем пролетных строений (покрытие, деформационные швы, система водоотвода, гидроизоляция...). Продолжительность второго этапа, например для пролетного строения, определяется временем, за которое вероятность безотказной работы пролетного строения снижается до 0,9984, индекс надежности 2,95 [6]. Это соответствует 8 % снижению несущей способности конструкции в зависимости от типа конструкции и величины пролета. За указанный период за мостом ведется постоянный уход и периодические работы в рамках работ по содержанию. Продление этапа работоспособного состояния сооружения возможно при проведении планово-предупредительных работ, представляющих собой работы по восстановлению только наиболее поврежденных элементов - асфальтобетонного покрытия, элементов водоотведения, деформационных швов, утративших первоначальные функциональные задачи, но оказывающих прямое воздействие на несущие конструкции.
Первый и второй этапы функционирования должны составлять основной период жизни сооружения (рис. 1), в течение которого необходимо осуществлять содержание на сохранение первоначальных функций пролетных строений с минимальными затратами.
Третий этап характеризуется продолжением снижения индекса надежности до 2,43 - это означает, что дальнейшее функционирование моста по первоначальной схеме нежелательно, мост должен закрываться на ремонт мостового полотна, поскольку функциональная задача гидроизоляции и асфальтобетонного покрытия оказалась исчерпанной и его необходимо заменить [7-10]. Стоимость ремонта мостового полотна составляет 10-12 % стоимости всего сооружения [11]. Поэтому оптимизация затрат на его сохранение дает экономический эффект при его содержании в процессе дальнейшего функционирования. Если выполнение ремонта задерживается и по каким-то причинам должно быть перенесено на
более поздний срок, дальнейшая эксплуата- ция моста возможна лишь при пересмотре
идеологии содержания: а б
Рис. 1. Переход из одного состояния в другое элементов (а) и мостового сооружения в целом (б): 1^4 - нормируемые состояния; А - иллюстрация существующего положения; Б - иллюстрация ситуации с увеличенным То (за счет повышения качества строительства) и уменьшенным темпом износа (за счет своевременного и в полном объеме выполнения работ по содержанию и профилактике)
- вместо сохранения предусматривается эксплуатация с возможными повреждениями несущих элементов пролетных строений и ригелей и развитием этих дефектов со временем.
Таким образом, идеология содержания при сохранении мостовых сооружений связана:
- с увеличением периода То, что можно осуществить, повысив качество проектных и строительных работ (например, за счет организации постоянного контроля на всех уровнях проектирования и строительства и изменения их ответственности в первый период эксплуатации), обеспечив постоянный уход за сооружением с самого первого дня эксплуатации;
- с уменьшением темпа износа элементов (изменяется угол наклона линии А-Б на рис. 1, а и линии Б на рис. 1, б), что можно осуществить, проводя мониторинг сооружения и своевременное выполнение работ по ремонту водоотведения и ремонту асфальтобетонного покрытия;
- с выполнением планово-предупредительных работ ранее, чем будет исчерпана работоспособность гидроизоляции. Замена гидроизоляции и асфальтобетонного покрытия с ремонтом деформационных швов и водоотведения.
Во многих научных публикациях даются предложения на основании ДБН В.2.3-14-2006 Мости та труби. Правила проектування. 2006 [8] по замене асфальтобетонного покрытия через 7 лет, гидроизоляции (современной) через 15 лет, независимо от интенсивности повреждения, так как это есть их гарантированная работоспособность [8].
Приведенная Идеология содержания послужила основанием для изменения классификации работ по содержанию, разделив их на нормативный уход (уход), сверхнормативный уход (профилактику) и на специальные работы по содержанию, т.е. планово-предупредительный ремонт.
Только за счет мероприятий, осуществляемых при содержании, можно увеличить работоспособность сооружений с 25 лет (сегодняшний уровень) до 40-70 лет.
Выводы
Приведенная «идеология» в области эксплуатации позволит изменить принятую сегодня классификацию ремонтно-восстанови-
тельных работ на мостовых сооружениях.
В этой классификации основное место занимают работы на самом главном периоде жизни сооружения - периоде сохранения работоспособного состояния.
Реализация настоящей «Идеологии» фактически только за счет мероприятий по уходу и содержанию позволит увеличить работоспособность сооружений с 25 лет (сегодняш-
ний уровень) до 40-70лет, а предельный срок службы сооружения до 80-100 лет.
Литература
1. Лантух-Лященко А.1. Техшчний стан
моспв i транспортних споруд Укра1ни. Аналiтична довiдка Мiжвiдомчоl комюи з питань науково-техшчно! безпеки / А.1. Лантух-Лященко. - К., 2004. - 120 с.
2. Коваль П.М. Характеристика техшчного
стану юнуючих моспв Укра1ни / П.М. Коваль // Дороги i мости : зб. наук. пр. /- К. : ДерждорНД1. - 2003. - Вип. 1.
- С. 15-22.
3. Бшьченко А.В. Вплив деяких дефекпв
мостових споруд на 1х експлуатацшну довговiчнiсть / А.В. Бшьченко, О.Г. Юслов // Тезиси доповщей на мiжнар. конф. «Мосты и тоннели» : теория, исследования, практика / -
Дшпропетровськ, 2007. - C. 97-98.
4. Бшьченко А.В. Концепщя розвитку, бущвництва, експлуатаци i ремонту мостових споруд до 2012 р. в м. Харковi / А.В. Бшьченко, О.Г. Юслов, О.А. Бадаева // Науковий вюник будiвництва.
- Харкiв. - 2008. - № 48. - С. 14-16.
5. Васильев А.И. Потребительские свойства
мостов / А.И. Васильев // Труды ЦНИИС. Проблемы нормирования и исследования потребительских свойств мостов. - М. - 2002. - Вып. 208. - С. 4854
6. ВБН В.3.1-218-174-2002. Мости та труби.
Ощнка техшчного стану моспв, що експлуатуються. Державна служба автомобшьних дор^ Украши. - К., 2002.
- 74с.
7. Шестериков В.И. Оценка и прогнозирова-
ние состояния мостов на автомобильных дорогах в системе управления их эксплуатацией : дис. ... на соискание ученой степени доктора технических наук : 05.23.11 / В.И. Шестериков. - М., 2004. - 330 с.
8. ДБН В2.3-14-2006. Мости та труби.
Правила проектування. - К., 2006.
9. Безбабичева О.И. Усовершенствование
гидроизоляции проезжей части железобетонных мостов на
автомобильных дорогах : дис. на
соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.22.11 / О.И. Безбабичева. - Харьков, 2005. - 150 с.
10. Климпуш М.Д. Проблеми ремонту i реконструкци моспв на дорогах загального користування Украши / М.Д. Климпуш // Строительные конструкции.
- Харьков : Межведомственный научнотехнический сборник. - 2001. - Вып. 54.
- С. 39-43.
11. Черников В.В. Система поддержки
принятия решений при планировании организации работ по ремонту и реконструкции городских транспортных сооружений : дис. ... на соискание ученой степени кандидата
экономических наук : 08.00.13 / В.В. Черников. - М., 2003. -254 с.
Рецензент: В.П. Кожушко, профессор, д. т. н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 25 марта 2010 г.
