Демонтаж сталежелезобетонного пролетного строения моста с пролетами до 150м через р. Дон (Аксайский мост)

Демонтаж сталежелезобетонного пролетного строения моста с пролетами до 150м через р. Дон (Аксайский мост)

В 1964 году был введен  в эксплуатацию мост через реку Дон в городе Аксае. Город Аксай расположен в пригороде Ростова-на-Дону, на крутом правом берегу Дона, в месте впадения в него реки Аксай, которая является рукавом Дона (Рис 1).

Мостовой переход

Рис 1

Мостовой переход расположен на км 1061+570 автомагистрали 1 категории М-4 «Дон» Москва — Воронеж — Ростов – на – Дону- Краснодар – Новороссийск.

Мост построен в период с 1958 по 1964 годы по проекту Тбилисского филиала «Союздорпроекта» под нагрузки Н – 18 и НК – 80. Основополагающий документ проектирования «Правила и показания по проектированию железобетонных, металлических, бетонных и каменных искусственных сооружений на автомобильных дорогах» издания 1948 г.

Проект пролетного строения разработан институтом «Проектстальконструкция». Проект по монтажу пролетного строения моста разработан институтом «Прометаллконструкция» г. Москва.

В схеме мостового перехода пять пролетов, перекрытых неразрезным сталежелезобетонным пролетным строением по схеме  65,59 + 126,0 + 147,0 + 126,0 + 65,59м. Полная длина сооружения 545,83 м.  (Рис 2). Ширина моста между перилами 10,02 м. Главные балки сварные с монтажными стыками на болтах.

Фасад моста

Рис 2

В пролете 1-2 располагаются два главных пути электрифицированной железной дороги и один тупиковый путь. (Рис 3).

пролетное строение 1-2

Рис 3

Пролет моста 3-4 судоходный с интенсивным движением. Судовой ход в районе моста относится к морскому порту «Таганрог».

Подмостовой габарит от поверхности воды 19,8 — 21,5 м, от головки рельса  13,5 м.

В процессе эксплуатации проводились неоднократные обследования и испытания пролетного строения. Последнее обследование на предпроектном этапе реконструкции было проведено в 2007 году МГУПС (МИИТ), в котором дано подробное описание основных результатов предыдущих обследований, основные сведения об эксплуатации сооружения и ремонтных мероприятий, которые выполнялись в период эксплуатации.

Возникновение значительных дефектов в период эксплуатации в элементах сооружения, связано с двумя обстоятельствами: с перегрузкой пролетного строения постоянными нагрузками от лишних слоев дорожной одежды ездового полотна; подвижкой опоры № 1, которая вызвана оползневыми явлениями склона правого берега реки Дон.

В ходе строительства мостового перехода с 1958 по 1964 г. производились работы внесшие много неопределенностей в общее напряженно-деформированное состояние конструкции и резко осложнившие оценку технического состояния моста. На завершающем этапе проектирования был увеличен габарит проезжей части с Г-7.0 до Г-8.0 без изменения проектных решений основных металлоконструкций. С целью улучшения продольного профиля был уложен дополнительный слой бетона переменной толщины у опор в пролете 147 м, а также в крайних пролетах. Продольный профиль верхних поясов главных балок и плиты проезжей части в период строительства  корректировали  укладкой на плиту проезжей части в местах «провалов» дополнительного слоя бетона и асфальтобетона. С этой целью в пролетах 1-2, 3-4, 4-5 добавлен слой переменной толщины общим объемом около 170 м3.

В ходе многократных исследований и измерений напряженно деформированного состояния стальных балок, было определено, что в сечениях над опорами 3, 4 и 5 напряжения в верхних поясах балок превышали расчетные. Величина перенапряжения, ориентировочно, достигает 15 – 20 % (данные ВИСИ, ЦНИИСа, институт  «ИЭС Патон»).

В 2010 году силами РТФ «Мостоотряд-10» были произведены работы по ликвидации аварийной ситуации на мостовом переходе, работы заключались в следующем:

— обрезка торцов металлоконструкций пролетного строения, торцы пролетов были уперты в шкафную стенку;

— подъем пролетного строения с регулировкой положения опорных частей на опоре № 1;

— установка поддерживающих конструкций под тротуарные блоки в судоходной части моста с целью удержания их от самопроизвольного обрушения. Поддерживающие консоли тротуарных блоков находились в аварийном состоянии, блоки держались за счет перил и упора друг в друга.

На основании отчета МГУПС (МИИТ)  было принято решение по демонтажу мостового перехода.

Пролетное строение сталежелезобетонное балочно–неразрезное. В поперечном сечении пролетное строение состоит из четырех главных балок двутаврового сечения переменной высоты. Расстояние между главными балками 2,4+3,0+2,4.

Материал главных балок и домкратных балок 10Г2СД, связи и прочие элементы из Ст3. Сварка элементов из низколегированной стали производилась автоматом, монтажные соединения выполнены на заклепках диаметром 23 мм из стали 2, 26 мм из стали НЛ-1.

Главные балки объединены между собой сборно-монолитной железобетонной плитой проезжей части, продольными (попарно балки 1и2, 3и4) и поперечными связями. Главные балки в концевых пролетах у крайних опор имеют высоту 2,5 м. На остальной части крайних пролетов высота балок постепенно увеличивается и на опорах доходит до 4.6 м. В средней части трех основных пролетов высота балок равна 2.5 м. На опорах среднего пролета высота балок 6.549 м. (Рис.4).

сталежелезобетонное пролетное пролетное строение

Рис 4

Стальные главные балки над опорами 2, 3, 4 и 5 преднапряжены в уровне верхних поясов  пучками высокопрочных проволок. Предел прочности проволок на растяжение R=17000 кгс/см2. Пучки высокопрочной проволоки выполнены в виде тросов из трех прядей по семь ниток 0,5 мм и трех отдельных проволок 0,5 мм. Натяжение пучков выполнялось домкратами двойного действия, после чего пучки закреплялись с помощью анкерных пробок и колодок на приваренных к верхним поясам балок специальных упоров.

Длина зоны преднапряжения над опорами 2 и 5 составляет 51,5 м, а над опорами 3 и 4 около 103,4 м.

Пучки омоноличены при бетонировании плиты проезжей части.

Плита проезжей части состоит из сборных железобетонных плит трех типов. Толщина плиты равна 15 см, выполнены из бетона марки 350. Плиты омоноличены по верхним поясам главных балок бетоном марки 400. Для совместной работы главные балки объединены с железобетонными плитами при помощи упоров. Упоры выполнены из листовой стали.

Тротуары  повышенного типа, устроены по тротуарным блокам. Крепление тротуарных блоков осуществляется за выступы в сборных плитах и за края консолей плиты проезжей части.

Основная последовательность разборки моста, предложенная на стадии «П» заключалась в следующем (Рис 5):

— Пролетное строение в пролете 1-2 разбирается ж.д. краном в «окно» движения железнодорожного транспорта, пролет 4-5 и 5-6 демонтируется с помощью автомобильного крана грузоподъемностью 100т и более, в пролете 2-3 и 3-4 плавкраном.  Демонтаж опор наружного освещения, барьерного и перильного ограждения и тротуарных консолей, начиная от середины пролетов к опорам при помощи крана с вывозкой автотранспортом;

— Снятие асфальтобетонного покрытия проезжей части, начиная от середины пролетов к опорам;

— Разборка защитного слоя и гидроизоляции, начиная от середины пролетов к опорам;

— Демонтаж секций плиты проезжей части в летний период краном, с распиловкой их в размер 3*3 м с последующей укладкой деревянного настила из бруса для движения техники. Разборка ведется одновременно в пролетах 2-3, 3-4, 4-5 от середины пролета к опорам 3, 4 и 5.

— Установка временных опор в пролете 1-2 и 5-6;

— Разборка оставшейся части плиты проезжей части. Демонтаж пучков производится одновременно с демонтажем блоков пролетного строения.

— Монтаж временных поддерживающих опор у опоры 3 и 4. Уравновешенный демонтаж краном МДК 63-1100 на плаву, начиная с размыкания замкового сечения в пролете 3-4.

— Демонтаж пролета 1-2 производится краном ЕДК – 1000, с установкой временной опоры, в «окна» с перестановкой крана по разным путям. Крайний блок демонтируется автомобильным краном с подхода .

Основными причинами отказа от предложенного варианта демонтажа пролетных строений моста на стадии «П» были:

— слабая проработка проектного института способа производства работ, отсутствие на стадии «П» и не предоставление в дальнейшем расчетов подтверждающих правильность решения;

— на стадии «П» не было взято в учет общее напряженно-деформированное состояние конструкций пролетного строения моста;

— применение при разборке пролетного строения плавкранов, что затруднительно при интенсивности движения судов в пределах акватории морского порта;

— демонтаж пролета 1-2 ж.д. краном при значительной загруженности основного хода направления Москва – Ростов – на – Дону – Адлер, а также отсутствия на стадии «П» затрат на переустройство коммуникаций РЖД при работе краном ЕДК – 1000.

демонтаж моста

Рис 5. Общая последовательность демонтажа мостового перехода по стадии «П».

Основная схема по демонтажу пролетных строений по стадии «Р» представляет собой следующее (Рис.6):

— разборка в пролетах 4-6 осуществляется стреловым самоходным краном с установкой временных опор для опирания пролетного строения в зонах реза. Временные опоры на естественном основании выполнены из инвентарных конструкций МИК – С и МИК – П.

— разборка в пролетах 2-4 осуществляется от замкового сечения в пролете 3-4 (середина пролета 147 м.) в обе стороны к опорам 2 и 4 кранами УМК-2 установленными и перемещающимися по накаточным путям на вутах верхних поясов балок пролетного строения по балкам 1 и 4. Демонтируемые конструкции опускаются на плавсистему и перемещаются на причал для выгрузки.

— разборка в пролете 1-2 производится двумя кранами, от замкового сечения в сторону опоры 2 краном ДЭК 321, установленным на площадке в районе опоры 2 и от замкового сечения в сторону опоры №1 стреловым автомобильным краном  Liebherr LTM1100 установленном на проезжей части пролетного строения. Для демонтажа пролета 1-2 устанавливаются временные опоры из конструкций МИК – С и МИК – П в пролете 1-2 и 2-3. Крайний блок к опоре 1 демонтируется автомобильным краном с подхода.

Демонтаж на всех этапах ведется по одной балке в следующей последовательности, сначала демонтируются поочередно две крайние балки, затем две средние. Очередность демонтажа крайних и средних балок назначается в ППР из удобства работы краном и плавсистемой.

Предварительно на длине блока производятся работы по демонтажу продольных и поперечных связей, устройство временного перильного ограждения по верхним поясам всех балок, подвешивание всех комплектов такелажа и подмостей для производства реза.

демонтаж пролетного строения моста

Рис 6. Принятая схема демонтажа мостового перехода по стадии «Р».

Для принятия окончательного решения по разборке пролетных строений моста и анализа состояния конструкций пролетного строения на каждом этапе разборки ЗАО «Научно – проектным институтом «ИМИДИС» по договору с ОАО «Гипротрансмост» проводился мониторинг напряженно – деформированного состояния конструкций.

Основные этапы работ:

— определение начального напряжения в металлоконструкциях стальных балок;

— проведение статических испытаний;

—  установка системы мониторинга и снятие нулевых отчетов;

— проведение мониторинга с записью данных в базу.

Отчет по мониторингу был доступен в постоянном режиме через сеть интернет через программу «КИС-контроль» «ИМИДИС».

В процессе производства работ, в ежедневном режиме, инженер РТФ «МО-10» передавал в проектный институт схему ведения работ по демонтажу элементов мостового перехода. В проектном институте производили сопоставление показаний мониторинга и результатов в процессе производства работ, на основании чего вносились корректировки в схеме демонтажа плиты проезжей части и вутов т.е. корректировка постоянной нагрузки находящейся на пролетном строении на этапах начала демонтажа м.к. пролетного строения и последующих этапах.

Разборка проезжей части и мостового полотна, в основном, не отличается от стадии «П».  На первом этапе демонтируется асфальтобетонное покрытие на расстоянии 20 метров в середине пролетов, затем демонтируется барьерное ограждение по всей длине моста. Далее производится срезка остального асфальтобетонного покрытия фрезой массой не более 35 т полосами по 2 м. и разборка защитного слоя, гидроизоляции, выравнивающего слоя полосами по 2 м. с отставанием от фрезы на пролет (Рис 7).

разборка проезжей части моста

Рис 7. Разборка проезжей части и мостового полотна на стадии «Р».

Демонтаж тротуарных блоков производился от середины пролета 3-4 в обоих направлениях с верховой и низовой стороны одновременно. Демонтаж в судоходном пролете производился в перерывах движения судов, по связи с диспетчером порта, а в пролете 1-2 в глухое «окно» со снятием напряжения в контактной сети. Ввиду аварийного состояния поддерживающих консолей плиты проезжей части, на которые установлен одним краем тротуарный блок, для подстраховки на период производства работ были изготовлены подмости из индивидуального металла и элементов ИПРС (Рис. 8).

свсиу для разборки тротуарных блоков

Рис 8. Демонтаж  тротуарных блоков.  СВСиУ для разборки тротуарных блоков.

Очередность демонтажа заключалась в следующем: под демонтируемые блоки подводились поддерживающие подмости, затем производилась подклинка блока на поддерживающие консоли, только после этого производился демонтаж перильного ограждения на протяжении демонтируемого блока, устройство строповочных отверстий, строповка блока, отрезка блока от закладной, демонтаж блока краном с погрузкой на самосвал и установка временных перил. Далее по аналогии передвижка подмостей и т.д.

Разборка плиты проезжей части и вутов производилась в соответствии с последовательностью, разработанной ОАО «Гипротрансмост», данная последовательность, в первую очередь, учитывала напряженно-деформированное состояние конструкций пролетного строения моста, а также принятую технологию демонтажа пролетов (Рис 9).

разборка плиты проезжей части

Рис 9.  Разборка плиты проезжей части. Выполнение работ продольного реза секции плиты гидравлической стенорезной машиной  HILTI.

Для выполнения работ по резке и демонтажу плит параллельно были изготовлены и применены поддерживающие конструкции, устанавливаемые на верхней части плиты.

Очередность производства работ, по демонтажу плит следующая:

— сверление отверстий для установки поддерживающих конструкций;

— установка поддерживающих конструкций;

— резка плиты вдоль вута дисковыми пилами, от шва до шва сборно-монолитной плиты 2,62 м.; — демонтаж плиты краном; — устройство настила вместо демонтированной плиты. Работа  выполнялась одновременно в нескольких точках и пролетах.

Демонтаж вутов производился отбойными молотками, невзрывной смесью НРС, бетоноломами и т.п.

Учитывая наименьшую сложность и наименьший объем подготовительных работ по сравнению с русловыми пролетами и пролетом 1-2, а также принятием решения по изменению способа монтажа металлоконструкций пролетного строения способом конвейерно-тыловой сборки и надвижки от опоры №6 в первую очередь производился демонтаж пойменных пролетов 5-6 и 4-5. Демонтаж производился стреловым краном на гусеничном ходу Liebherr LR 1130 г/п 130 т. Демонтаж производился по одной плоскости балок с вутами и с демонтируемыми вутами. Подготовительные работы включали в себя демонтаж продольных и поперечных связей, установка строповочных устройств и временное раскрепление балок. Особое внимание при демонтаже приходилось уделять раскреплению четвертой по очередности демонтажа балке. Демонтаж третьей и четвертой по очередности демонтажа балок планировался с наименьшим перерывом и постоянным контролем контроля ветра по прогнозу и непосредственно анемометром на месте.

Участок пролета 4-5 от опоры 4 до временной опоры ВО1 демонтировался в последнюю очередь так как его демонтаж был увязан с разборкой пролета 3-4 краном УМК, пролет являлся пригрузом для части пролета 3-4, а также использовался для стоянки (при демонтаже последнего блока), перемещения и демонтажа крана УМК.

Разборка русловых пролетов производилась при помощи крана УМК — 2 установленного на вутах верхнего пояса крайних балок пролетного строения. Стоянки крана выбирались главным образом из расчета веса демонтируемого элемента и вертикального ребра жесткости пролетного строения для крепления крана. До начала работ по демонтажу центрального блока в пролете 3-4 были выполнены работы по монтажу двух временных опор, в пролете 2-3 на забивных трубах сваях  и двух временных опор в пролете 4-5 на естественном основании. Временные опоры выполнены из мостовых инвентарных конструкций МиК – С и МиК – П. В пролете 2-3 временные опоры связанны между собой распоркой в верхнем уровне и с опорой №3 в уровне прокладника опоры №3.

До начала работ по резке замкового сечения в пролете 3-4 были выполнены работы на всех предыдущих этапах, в соответствии с общей последовательностью производства работ:

— разборка проезжей части и тротуарных блоков;

— подклинка временных опор в пролете 2-3 и 3-4;

-разборка на расстоянии 75 м . плиты проезжей части в пролете 3-4;

— демонтаж вутов в пролете 3-4 на участке 40 м. в пролете 3-4;

— монтаж двух кранов УМК – 2 и установка их над опорами 3 и 4;

— заклинка подвижной опорной части на опоре 3.

Непосредственно перед производством работ был выполнен:

— монтаж рамы с подъемными люльками для резки сечения;

— демонтаж продольных и поперечных связей в месте реза;

— произведена разметка очередности резов.

Для производства работ по резке пролетных строений были приобретены фасадные подъемники. Основной критерий выбора фасадных подъемников это значительно изменяющаяся высота вертикальной стенки балок от 2,5 до 7 метров. Четыре фасадных подъемника установленные на общую раму передвигались по путям катания крана УМК      (Рис 10).

рез пролетного строения

Рис 10. Выполнение резки пролетного строения с применением фасадных подъемников.

Резка замкового сечения пролетного строения производилась одновременно по всем четырем балкам в соответствии со схемой выданной проектным институтом. По расчетам проектировщиков пролетное строение должно после размыкания остаться близко к имеющемуся положению либо податься вверх на незначительную величину, что было подтверждено по данным мониторинга Института «ИМИДИС».

После выполнения реза замкового сечения производился демонтаж центральных блоков пролета 3-4 двумя кранами УМК в перерывах движения судов. Один кран производил демонтаж в сторону опоры №3 и далее к опоре №2, другой в сторону опоры №4.  Для сокращения продолжительности «окон» производился значительный объем подготовительных работ:

— установка и раскрепление кранов УМК; — демонтаж продольных и поперечных связей; — монтаж или передвижка рамы с фасадными подъемниками;

— монтаж подмостей для строповки по всем балкам;

— монтаж такелажного хозяйства по всем балкам;

— установка страховочных накладок и резка балок пролетного строения.

В процессе проведения «окон» производилась непосредственно строповка балок, демонтаж страховочных накладок и опускание демонтируемой балки на баржу.

Оборудование применяемое для резки:  резак повышенной прочности типа НОРД-С и установка воздушно-плазменной резки УВПР2001 с плазмотронами ПРВ 301 и ВПР 405.

Очередность резки, предложенная институтом, заключается в следующем: создание продольных резов с шагом 100 мм на расстоянии 400 мм снизу вверх, затем разрезка поперек стыка снизу вверх с размыканием по верхнему поясу.

До начала и в ходе производства работ были внесены изменения очередности реза из-за технологии, размещение подмостей с одной стороны (вырез окна) и уменьшение объема полосования вертикальной стенки в зоне нулевых моментов (вырез окна по вертикальной стенке). Устройство поперечного реза полосой шириной 5-7 см и окончательное размыкание в нижней части стенки (Рис. 11).

размыкание металлического пролетного строения

Рис. 11. Заключительный участок замкового реза.

демонтаж руслового пролетного строения кранами УМКа

 

Рис 12. Демонтаж центральных «замковых» блоков деррик-кранами УМК-2 в русловом пролете 3-4

В ходе принятия решения по способу разборки пролета 1-2 были рассмотрены различные  варианты (применение крана ЕДК 1000, КШК, установка стрелового крана г/п 130-200 т у опоры 2 и т.д.). Реализованный вариант предусматривает демонтаж балок двумя кранами от замкового сечения в разные стороны (Рис 13, Рис. 14). Основные этапы производства работ заключались в следующем:

— монтаж трех временных опор;

— поддомкрачивание пролетного строения на временной опоре 2, создание необходимого усилия;

— установка противовесов над временной опорой 3

; — размыкание замкового сечения в пролете 1-2; — демонтаж балок с выполнением работ по аналогии с пролетами 2-4.

Основная сложность в выполнении работ заключалась в возможности предоставления «окон» в движении ж.д. транспорта, продолжительность от 45 до 90 мин включая работы ЭЧК и ПЧ.

Резка замкового сечения выполнялась по аналогии с пролетом 3-4 за исключением изменения конструкции подмостей связанной с наличием  ж.д. и очередности реза связанной с прогнозируемым перемещением пролетного строения вниз.

демонтаж пролетного строения над ж.д.

Рис 13. Демонтаж пролетного строения мостового перехода в пролете 1-2 краном ДЭК-321, в полосе отвода ж/д.

демонтаж пролетного строения моста в полосе отвода ж.д.

Рис 14. Демонтаж пролетного строения мостового перехода в пролете 1-2 краном LIEBHERR LTM-1100.

Разработка и выполнение работ по демонтажу мостового перехода с использованием различных методов производства работ с максимальной точностью, в сжатые сроки, вблизи действующего мостового перехода  стали возможны благодаря слаженной работе инженеров, работников РТФ «Мостоотряд-10», а также специалистов ОАО «Гипротрансмост», институт «ИМИДИС».