Вторая жизнь литых опорных Частей пролетных строений автодорожного моста

В 2012 году началась реконструкция автомобильной дороги М-9 «Балтия» с целью ее уширения путем добавления по одной дополнительной полосе движения в каждом направлении, что повлекло за собой необходимость проведения реконструкции всех искусственных сооружений, расположенных на данной магистрали. Научно-техническое сопровождение реконструкции автодорожного моста через реку Москву на км 19+500 автодороги М-9 «Балтия» осуществлялось сотрудниками ЗАО «Нормативно-Испытательный Центр «Мосты».

Обследование мостов
Рис. 1. Общий вид моста через реку Москву со стороны г. Москвы

Автодорожный мост через реку Москву, расположенный на км 19+500 автомобильной дороги М-9 «Балтия», состоит из двух веток (правой и левой). По правой ветке моста осуществляется движение на Москву, по левой – из Москвы на Волоколамск. Правая (верховая) ветка моста построена в 1994 году, левая (низовая) – в 1997 году. Проектная организация – ОАО «Гипротрансмост» (г. Москва), строительная организация – «Мостоотряд-18». Мост был рассчитан на временные вертикальные нагрузки А11 и НК-80. В настоящее время осу- ществляется его реконструкция силами КТФ «Мостоотряд-125» филиал ОАО «Мостотрест» по проекту ОАО «Гипротрансмост» под временные вертикальные нагрузки А14 и Н-14 с увеличением количества полос с четырех до пяти в каждом направлении. 

Каждая ветка моста состоит из четырех пролетов, перекрытых не разрезным балочным пролетным строением. Продольная схема сооружения – (83,4+2х84,0+62,4) м. Общая длина моста – 349,25 м (рис. 1). 

Пролетное строение каждой ветки в поперечном сечении состоит из двух металлических главных балок коробчатого сечения, объединенных ортотропной плитой проезжей части и поперечными связями. Пролетные строения обеих веток на крайних опорах № 1 и № 5 опираются на двухкатковые подвижные опорные части со срезными катками, на опорах № 2 и № 4 – на четырехкатковые подвижные опорные части, также со срезными катками. На опоре № 3 расположены металлические неподвижные опорные части балансирного типа. Опирание каждой коробчатой главной балки на опорах №№ 2–4 выполнено на одну опорную часть, а на опорах № 1 и № 5 – на две опорные части. Все опорные части были изготовлены на Заводе № 50 филиал ОАО «Мостостройиндустрия» в г. Ярославле. 

Неподвижные балансирные опорные части на опоре № 3 (рис. 2) выполнены по типу XII типового проекта № 3.501-90 «Унифицированные литые опорные части пролетных строений длиной свыше 100 м для железнодорожных, автодорожных и городских мостов» («Гипротрансмост», 1975). 

Обследование мостов
Рис. 2. Неподвижная опорная часть на опоре № 3
Обследование мостов
Рис. 3. Подвижная опорная часть с четырьмя срезными катками на опоре № 2
Обследование мостов
Рис. 4. Подвижная опорная часть с двумя срезными катками на опоре № 1

Подвижные опорные части с четырьмя срезными катками на опорах № 2 и № 4 (рис. 3) выполнены по типу X типового проекта № 3.501-90 «Унифицированные литые опорные части пролетных строений длиной свыше 100 м для железнодорожных, автодорожных и городских мостов» («Гипротрансмост», 1975). 

Обследование мостов
Рис. 5. Опора № 1, опорная часть № 8 справа. Болт нижней планки срезан (А), болт верхней планки заменен на нестандартный (Б). Со стороны шкафной стенки нагромождение земли со льдом

Подвижные опорные части с двумя срезными катками на опорах № 1 и № 5 (рис. 4) выполнены по индивидуальному проекту «Гипротрансмоста». В соответствии с проектной документацией (стадия РД) все опорные части при строительстве были окрашены в соответствии со СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» двумя слоями эмали ХВ-124 по ГОСТ 10144-89 по грунтовке ФЛ-03К. При реконструкции моста старые литые опорные части на всех опорах в соответствии с проектом предполагалось заменить на новые шаровые сферические опорные части (ШСОЧ). Однако в процессе производства строительно-монтажных работ было принято решение о сохранении старых опорных частей, так как это позволяло отказаться от надстройки подферменников, что, в свою очередь, сокращало сроки проведения работ по опорным частям. 

С целью определения ремонтопригодности и возможности дальнейшей эксплуатации старых опорных частей сотрудниками ЗАО НИЦ «Мосты» было выполнено их обследование, в результате чего установлено следующее: подвижные опорные части с четырьмя срезными катками на промежуточных опорах № 2 и № 4, а также неподвижные балансирные опорные части на опоре № 3 находятся в хорошем состоянии. Из дефектов опорных частей на опорах №№ 2–4 можно отметить только локальное разрушение лакокрасочного покрытия и незначительную поверхностную коррозию кожухов, а также верхних и нижних балансиров. Хорошее состояние опорных частей на этих опорах объясняется в первую очередь тем, что они были надежно защищены от воздействия влаги с проезжей части за счет неразрезности пролетных строений и отсутствия над этими опорами деформационных швов. 

Обследование мостов
Рис. 6. Опора № 1, опорная часть № 2 справа. Отсутствует соединительная планка, 1 болт срезан, 1 болт отсутствует, опорная часть засыпана снегом и землей
Обследование мостов
Рис. 7. Опора № 5, опорная часть № 1 слева. Отсутствие защитного кожуха, загрязнение и обледенение опорной части

Состояние подвижных опорных частей на крайних опорах № 1 и № 5 в зоне расположения деформационных швов оказалось неудовлетворительным. На рис. 5–7 хорошо видно, в каких условиях осуществлялась эксплуатация данных опорных частей. Вследствие нарушения герметичности деформационных швов грязь и вода с проезжей части беспрепятственно попадали на опорные части крайних опор. 

Обследование мостов
Рис. 8. Нижняя плита опорной части после демонтажа катков и верхнего балансира. Пластинчатая коррозия плиты
Регулярное увлажнение наряду со скоплениями грязи, аккумулирующими влагу, со временем привело к развитию коррозионных процессов в опорных частях. Этому еще больше способствовало применение в зимнее время на проезжей части солей-антиобледенителей, попадающих на конструкции вместе с водой, содержащей хлорид-ионы, которые являются сильнейшими инициаторами коррозии. Кроме того, в ходе обследования у 11 из 16 опорных частей зафиксировано отсутствие или срезание одного или более болтов соединительных планок. Несколько болтов М27 заменено на болты меньшего диаметра. У одной из опорных частей отсутствовала верхняя соединительная планка. У 5 из 16 опорных частей отмечено отсутствие или коррозионное разрушение защитных кожухов. 

Обследование мостов
Рис. 9. Очаги коррозии на отпескоструенной поверхности катков

На всех опорных частях отсутствовала смазка между поверхностями качения срезных катков по нижней плите и нижнему балансиру, а также в шарнирном опирании верхнего балансира на нижний. 

При детальном обследовании металлических опорных частей после их демонтажа было отмечено следующее. Практически на всех конструктивных элементах подвижных опорных частей, расположенных на опорах № 1 и № 5 (катках, балансирах, противоугонных зубьях и соединительных планках, болтах и защитных кожухах) разрушено защитное лакокрасочное покрытие и имеется поверхностная коррозия металла. 

Кроме того, на нижних опорных плитах, цилиндрических поверхностях катков и, в меньшей степени, на горизонтальных поверхностях нижних балансиров, а также на концевых участков зубьев отмечена пластинчатая коррозия. Причем глубина коррозионного поражения отдельных элементов опорных частей достигает 2 мм (рис. 8, 9). 

Помимо дефектов, вызванных коррозией металла, выявлен дефект, связанный с нарушением монтажа опорных частей – несоосное положение нижней плиты по отношению к нижним балансирам. Перекос нижнего балансира по отношению к нижней плите вызвал смятие кромки на гребне плиты и баланси- ра, а также по кромке паза на катках. В результате многократного перемещения катков за время эксплуатации глубина смятия достигла высоты гребня – до 15 мм (рис. 10, 11). Несмотря на серьезные повреждения, все опорные части были признаны ремонтопригодными. 

Обследование мостов
Рис. 10. Повреждение (выработка) гребня нижней плиты
Обследование мостов
Рис. 11. Смятие кромки паза на катках

Выявленные в ходе обследования дефекты опорных частей были систематизированы в специальной ведомости с рекомендациями по их устранению. Однако этого оказалось недостаточно, так как при поддомкрачивании пролетных строений практически все элементы опорных частей можно было демонтировать для проведения ремонтных процедур, кроме нижних плит, которые имели значительные коррозионные повреждения и при этом были заанкерены в подферменники. Если бы нижние плиты опорных частей были демонтированы, то весь эффект от экономии сроков работ терялся. Поэтому возникла необходимость разработки технологических мероприятий по восстановлению поверхности качения нижних плит без их демонтажа. Для решения этого вопроса был разработан «Технологический регламент на ремонт конструкций опорных частей на опорах № 1 и № 5», который дополнял проект производства работ. При составлении регламента сотрудники ЗАО НИЦ «Мосты» руководствовались требованиями рабочих чертежей на типовые конструкции опорных частей № 3.501-90 («Гипротрансмост») и СНиП III-18-75, в котором изложены линейные отклонения. Необходимо отметить, что подобного нормативного доку мента, где бы были отражены требования по опорным частям, в России не переиздавали с 1975 года. 

Обследование мостов
Рис. 12. Контроль качества отремонтированной поверхности качения нижней опорной плиты опорной части на опоре № 5

Ремонт нижних опорных плит выполнялся непосредственно на опорах. Они оставались закрепленными на подферменных площадках анкерными болтами без нарушения целостности цементной подливки. Неровности на контактных поверхностях плит, вызванные чрез- мерной коррозией, устраняли шлифованием всей поверхности переносным шлифовальным станком GRIT GIM, модель G175. Для обеспечения необходимых допусков по шлифовке переносным станком в составе Технологического регламента была разработана специальная направляющая рамка. Шлифование производили абразивной лентой в несколько приемов, соблюдая плоскостность поверхности. Износ гребня (вмятины по кромке) восстанавливался ручной дуговой наплавкой с последующей зачисткой абразивным кругом ручной углошлифовальной машинкой (рис. 12). Таким же способом восстанавливали контактные кромки на нижних балансирах и катках. 

Зубчатые планки, у которых прокорродировали торцы, были восстановлены электродуговой наплавкой или заменены на новые. 

Обследование мостов
Рис. 13. Каток и верхний балансир после ремонта перед сборкой опорной части

Контактные поверхности всех катков опорных частей независимо от степени повреждений протачивались на токарном станке в заводских условиях с уменьшением диаметра катка до 4 мм (рис. 13). В процессе сборки и установки опорных частей контролировали плотность прилегания элементов в местах их контакта. С помощью щупа толщиной 0,3 мм проверяли зазоры между катками и нижней опорной плитой, между катками и ниж- ним балансиром, а также между верхним и нижним балансирами. 

В связи с тем, что поверхности нижних плит, катков и нижних балансиров были подвергнуты механической обработке и, соответственно, их размеры изменились, при установке опорных частей дополнительно выполняли геодезическую съемку. Если их положение по высоте отличалось от проектного, то между верхним балансиром и верхней клиновидной плитой устанавливали стальную компенсирующую прокладку. Размеры положения высот опорных частей и толщину компенсирующей прокладки согласовывали с ГИПом. 

На сегодняшний момент все опорные части пролетных строений моста через реку Москву отремонтированы и установлены в проектное положение (рис. 14, 15, 16 и 17). Срок службы опорных частей должен составлять не менее срока службы пролетного строения (в данном случае порядка 100 лет), и нет никаких сомнений, что после восстановительного ремонта эти опорные части прослужат положенное им время. 

В настоящее время ремонт литых опорных частей является практически единичным и в тоже время уникальным событием. 

Обследование мостов
Рис. 14. Неподвижная опорная часть на опоре № 3
Обследование мостов
Рис. 15. Подвижная опорная часть с че- тырьмя срезными катками на опоре № 2
Обследование мостов
Рис. 16. Подвижная опорная часть с двумя срезными катками на опоре № 1

15 лет назад на российском рынке появились шаровые сферические (ШСОЧ) и стаканные (СОЧ) опорные части импортного производства, которые с этого момента благодаря налаженному менеджменту зарубежных компаний стали повсеместно применяться при строительстве новых металлических мостов, полностью вытеснив другие типы опорных частей. При ремонте мостов, построенных ранее, даже находящихся в эксплуатации незначительный срок, как в описанном случае, также появилась тенденция менять литые опорные части (независимо от их состояния) на шаровые сферические или стаканные. Следует отметить, что реальный срок службы шаровых сферических и стаканных опорных частей пока неизвестен, но можно с уверенностью сказать, что эти опорные части в условиях сложившейся в России практики эксплуатации искусственных сооружений вышли бы из строя значительно раньше литых, после чего потребовалась бы их замена. Литые опорные части действительно проверены временем: на железнодорожных мостах эти опорные части стоят без ремонта по 100 лет и более. На автодорожных мостах до недавнего времени литые опорные части практически всегда ремонтировались, даже если в процессе реконструкции моста менялось пролетное строение. 

Обследование мостов
Рис. 17. Общий вид моста после реконструкции

Чем же «провинились» литые опорные части? Почему теперь, вместо того, чтобы выполнить их ремонт, не требующий больших материальных затрат, их стремятся поскорее заменить? Хочется надеяться, что проектировщики при раз- работке очередного проекта ремонта или реконструкции задумаются, стоит ли менять надежные отечественные литые опорные части, способные служить века- ми и неоднократно подвергаться ремонту, на недолговечные импортные или отечественные аналоги. Может быть, целесообразнее подарить литым опорным частям вторую жизнь? 

А.А. Сергеев, канд. техн. наук, генеральный директор ЗАО НИЦ «Мосты»




Все новости

Нас легко найти
127282, г. Москва
Чермянский проезд, дом 7, офис 3512
+7 (499) 476-79-72
Nic-Mosty@mail.ru