Отправить статью по E-mail 
Планирование затрат и пути совершенствования службы эксплуатации мостов
- Авторы: Гуга Н.А.1,2, Аверченко Г.А.3, Васильев К.А.3, Борисов В.А.3, Исмаилов А.М.3
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого
- АО «Трансмост»
- Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
- Выпуск: Том 7, № 2 (2021)
- Страницы: 30-41
- Раздел: Обзоры
- URL: https://journals.eco-vector.com/transsyst/article/view/63072
- DOI: https://doi.org/10.17816/transsyst20217230-41
- ID: 63072
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Ремонт и реконструкция является неотъемлемой частью жизненного цикла таких сооружений, как: мосты, путепроводы, акведуки. Своевременное обслуживание и ремонт мостовых сооружений способствует непрерывному повышению их технического уровня, а также эксплуатационному состоянию с возрастающей в течении времени нагрузкой и интенсивностью на постоянно строящихся автомобильных дорогах.
В данной статье приведены результаты исследования необходимости ремонта сооружений с течением времени. В статье помещено описание видов работ, а также сроки, когда данные работы необходимо производить, приведены графики объемов и стоимости работ. В качестве материалов и исходных данных были взяты данные ориентировочных межремонтных периодов элементов мостовых конструкций, а также составлена таблица периодичности ремонтов по годам.
На основании собранных данных, были построены графики стоимости и изменения объемов работ с течением времени. По мимо этого, приведены графики стоимости ремонта отдельных элементов сооружения по отношению к полной стоимости сооружения.
На основании полученных результатов формулируются рекомендации по планированию ремонта экспатриирующихся мостовых сооружений мостоэсплуатационными управлениями. А также предлагается комплекс мероприятий по устранению существующих нарушений и дальнейшей эксплуатации мостового сооружения. Рекомендован комплекс работ по ремонту отдельных узлов и конструкций. Приведены доводы необходимости разделения обязанностей между мостоэксплутационными управлениями в ходе ремонта сооружения.
Ключевые слова
Полный текст
ВВЕДЕНИЕ
Содержание мостовых сооружений является неотъемлемой частью жизненного цикла сооружения. В ходе проведения работ по содержанию мостовых сооружений решаются такие задачи как: обеспечение сооружения и его элементов в исправном состоянии, согласно срокам службы при минимальных затратах, поддержание внешнего облика сооружения в надлежащем виде, а также обеспечение безопасного и комфортного движения автомобилей. Значительный рост интенсивности движения по искусственным сооружениям, все возрастающие скорости и грузоподъемность транспортных средств, повышение агрессивности окружающей среды привели к массивному ухудшению состояния мостов. По данным обследований мостов в Российской Федерации и Республики Беларусь около 80 % мостов требуют того или иного вида ремонта. Для осуществления программы приведения мостов в относительно благополучное состояние необходимы значительные материальные затраты [1–3]. В настоящее время отчисления на эксплуатацию мостов составляют 1–4 % их стоимости и выделяются из бюджетных средств. Затраты на содержание мостов расходуются на надзор, зимнюю и летнюю уборку проезжей части мостов, пропуск льда и паводка (кроме отдельных аварийных случаев), текущий капитальный ремонт мостов [4, 5]. При этом следует учитывать, что регулярные затраты на текущее содержание мостов и ремонтно-профилактические работы снижают значительные ассигнования на капитальный ремонт. Причем «профилактические затраты» должны быть планомерны в течение всего срока службы сооружения с учетом его фактического возраста и состояния.
Основными недостатками существующих в настоящее время методов перспективного планирования являются отсутствие научно-обоснованных критериев морального и физического износа мостов, нормативов на мостовые и ремонтные работы, специализированных организаций и подразделений по эксплуатации мостов, единой методики перспективного планирования ремонтных работ, основанной на нормативных сроках службы сооружений и межремонтных периодов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Приведенные ниже результаты освещают вопросы планирования затрат на ремонт мостов для каждого года службы сооружения [6]. На основании данных об ориентировочных межремонтных периодах элементов мостовых конструкций составлена таблица периодичности ремонтов по годам существования искусственных сооружений (Табл.) с определением укрупненных объемов работ по ремонту наиболее распространенных дефектов и повреждений.
Табл. Ориентировочная периодичность ремонта конструктивных элементов моста
Ремонтные работы и виды ремонта | Ориентиро-вочный объем работ | Периодичность, лет |
1 | 2 | 3 |
Проезжая часть (текущий ремонт) |
|
|
Ремонт неровностей, волн, выбоин и трещин в покрытии проезжей части | 0,20F | Каждый год |
Проезжая часть (капитальный ремонт) |
|
|
Ремонт гидроизоляции в зоне деформационных швов, водоотводных трубок, ограждений безопасности. | 0,03F | Каждые 3 года |
Ремонт деформационных швов закрытого типа с заменой гидроизоляции и покрытия возле них. | 0,30В | Каждые 3 года |
Окраска металлических перил | 0,30В | Каждые 3 года |
Металлические пролетные строения (текущий ремонт) |
|
|
Окраска отдельных элементов | 0,2F | Каждые 3 года |
Опоры и опорные части (текущий ремонт) |
|
|
Окраска и смазка металлических опорных частей | 0,01F |
|
Сопряжение с моста с насыпью (капитальный ремонт) |
|
|
Регуляционные сооружения | 0,3F | Каждые 3 года |
Проезжая часть (капитальный ремонт) |
|
|
Замена стальных скользящих листов открытых деформационных швов | В | Каждые 5 лет |
Восстановление слоя износа проезжей части (поверхностная обработка) | F | Каждые 5 лет |
Металлические пролетные строения (текущий ремонт) |
|
|
Окраска пролетных строений | 2F | Каждые 5 лет |
Железобетонные пролетные строения (текущий ремонт) |
|
|
Заделка трещин, раковин, сколов | 0,1F | Каждые 5 лет |
Сопряжение моста с насыпью (капитальный ремонт) |
|
|
Восстановление размытых участков конусов у устоев | 0,5F | Каждые 6 лет |
Проезжая часть (капитальный ремонт) |
|
|
Замена асфальтобетонного покрытия с заменой гидроизоляции | F | Каждые 7 лет |
Сопряжение моста с насыпью (капитальный ремонт) |
|
|
Досыпка просевшей части насыпи с перекладкой переходных плит | В х 7 | Каждые 7 лет |
Железобетонные пролетные строения (текущий ремонт) |
|
|
Защита бетона от агрессивных воздействий (нанесение защитных покрытий) | 2F | Каждые 8 лет |
Проезжая часть (капитальный ремонт) |
|
|
Замена металлического барьерного ограждения | L | Каждые 10 лет |
Замена покрытия тротуаров | L x 0,2B | Каждые 10 лет |
Металлические пролетные строения (текущий ремонт) |
|
|
Замена болтов |
| Каждые 10 лет |
Железобетонные пролетные строения (текущий ремонт |
|
|
Восстановление защитного слоя в конструкциях с каркасной арматурой | 0,15F | Каждые 10 лет |
Ремонт поперечного объединения элементов | 0,10F | Каждые 10 лет |
Сопряжение моста с насыпью (капитальный ремонт) |
|
|
Расчистка русла и восстановление берегов | 0,4F | Каждые 10 лет |
Проезжая часть (капитальный ремонт) |
|
|
Частичная замена тротуарных блоков | L x 0,1В | Каждые 10 лет |
Опоры и опорные части (текущий ремонт) |
|
|
Выравнивание положения катков или балансиров |
| Каждые 15 лет |
Пролетные строения (капитальный ремонт) |
|
|
Замена поврежденных элементов поясов и решетки ферм металлических пролетных строений | 0,5F | Каждые 15 лет |
Сопряжение моста с насыпью (капитальный ремонт) |
|
|
Замена переходных плит с заменой верхней части дренирующей засыпки | В х 7 | Каждые 15 лет |
Металлические пролетные строения (текущий ремонт) |
|
|
Замена дефектных заклепок |
| Каждые 20 лет |
Железобетонные пролетные строения с преднапряженной арматурой (текущий ремонт) |
|
|
Восстановление защитного слоя | 0,3F | Каждые 20 лет |
Опоры и опорные части (текущий ремонт) |
|
|
Заделка трещин в бетонных и каменных опорах | 0,3F | Каждые 20 лет |
Заделка трещин и сколов в железобетонных конструкциях опор | 0,1F | Каждые 20 лет |
Сопряжение моста с насыпью (капитальный ремонт) |
|
|
Замена водоотводных лотков у концов моста | 2В | Каждые 20 лет |
Опоры и опорные части (капитальный ремонт) |
|
|
Ремонт подферменников | В | Каждые 25 лет |
Пролетные строения (капитальный ремонт) |
|
|
Замена балок железобетонных пролетных строений с каркасной арматурой | 2F | Каждые 30 лет |
Опоры и опорные части (капитальный ремонт) |
|
|
Замена резиновых опорных частей | 0,2F | Каждые 30 лет |
Опоры и опорные части (капитальный ремонт) |
|
|
Восстановление облицовки массивных опор | 0,2F | Каждые 40 лет |
Цементация и торкретирование массивных опор | 0,10В | Каждые 40 лет |
Замена дренажа у устоев | В | Каждые 40 лет |
Пролетные строения (капитальный ремонт) |
|
|
Замена балок железобетонных пролетных строений с предварительно напряженной арматурой | 2F | Каждые 50 лет |
Пролетные строения (капитальный ремонт) |
|
|
Полная замена изношенных металлических пролетных строений | 2F | Каждые 60 лет |
Источник: составлено на основании данных [5]
В основу определения объемов работ положены три основные характеристики моста: L – длина, В – ширина, F – площадь поверхности несущих конструкций. Все остальные объемы ремонтных работ определялись в виде процентного отношения этих трех показателей. Процент назначался, исходя из статистической обработки наличия и объемов тех или иных дефектов около 1500 обследованных мостов. Объемы работ определялись для различных габаритов и длин пролетов. На основе подсчетов получены зависимости объемов основных работ от длин и габаритов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
На основании этих зависимостей построены графики изменения объемов и стоимости ремонтных работ для каждого года службы моста. При этом исходная стоимость сооружения принималась равной 400 руб. площади проезжей части, а стоимость ремонтных работ по калькуляциям эксплуатационных организаций. На Рис. 1 приведены графики стоимости ремонта деформационных швов, гидроизоляции и покрытия проезжей части автодорожных мостов, отнесенной к полной стоимости сооружения [7]. При этом затраты на содержание и ремонтно-профилактические мероприятия не являются постоянными во времени (Рис. 2). Суммарные эксплуатационные расходы нарастают скачкообразно (Рис. 3) по мере накопления повреждений, выхода из строя и замены отдельных элементов и конструкций моста (замена балок с каркасной арматурой через 30 лет эксплуатации, с преднапряженной – 50 лет, металлических пролетных строений – 60 лет и др.) [8–11]. Из Рис. 3 видно, что к 50–60 годам службы эксплуатационные расходы составляют 60–100 % от стоимости строительства нового моста. Причем чем меньше величина пролетов моста, тем целесообразнее ограничение его срока службы [12–15].
Рис. 1. Относительная стоимость ремонта деформационных швов, гидроизоляции и покрытия проезжей части:
1 – стоимость ремонта деформационных швов;
2 – то же гидроизоляции;
3 – то же, покрытия проезжей части
Источник: составлено на основании экспериментальных данных авторов
Рис. 2. Текущие (годовые) затраты на ремонт и содержание мостов:
1 – с пролетами по 2,0 м;
2 – с пролетами по 42,0 м
Источник: составлено на основании экспериментальных данных авторов
Рис. 3. Суммарные затраты на содержание и ремонт мостов:
1 – с пролетами по 2,0 м;
2 – с пролетами по 42,0 м
Источник: составлено на основании экспериментальных данных авторов
Эти данные следует учитывать при планировании работы дорожно-строительных организаций. В настоящее время в Российской Федерации и Республике Беларусь создаются специализированные межрегиональные мостовые эксплуатационные подразделения. К ремонту мостов привлекаются мостостроительные организации, наращиваются мощности и объемы выпуска мостовых конструкций.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ
При износе водонепроницаемых элементов проезжей части бетонных, каменных или железобетонных мостов вода начинается просачиваться на главные балки, опорные части, а также на сами опоры сооружения. При попадании влаги в трещины, происходит выщелачивание бетона, что в свою очередь может привести к коррозии арматурных стержней. Немалая роль в содержании моста заключается в сооружении водоотвода, который позволит дождевой воде уходить в ливневые колодцы, а не скапливаться на проезжей части [15–17]. Эти и многие другие проблемы должны решаться специально созданными мостовыми службами, которые формируются в зависимости от количества сооружений на автомобильной дороге. При создании данных производственных подразделений нужно учитывать количество и длину мостовых сооружений, которые находятся на отведенных участках дорог. Для того, чтобы выполнить большие объемы работ специального значения могут быть созданы звенья и бригады, состав которых определяют исходя из объема работ.
Для возможности квалифицированной планомерной эффективной работы по содержанию мостов целесообразно создание двух типов мостоэксплуатационных управлений или участков в зависимости от объемов работ с различными функциональными задачами. Первые выполняют работы по текущему содержанию и ремонту мостового полотна и других элементов, расходы и трудозатраты, на осуществление которых постоянны во времени [18]. Вторые – мосторемонтно-строительные – выполняют работы по капитальному ремонту, замене балок пролетного строения, усилению и реконструкции, а также строительству новых мостов. Их работа долина планироваться на основе анализа состояния существующих сооружений, сроков их эксплуатации и необходимости выполнения единовременных мероприятий. Различным должно быть и их оснащение машинами, механизмами и квалификация специалистов. При этом следует иметь в виду, что работы по текущему содержанию проезжей части мостов должны выполнять мостоэкоплуатационные участки, а не дорожные, не смотря на внешнюю кажущуюся схожесть работ. По своему содержанию эти работы на мосту и на автомобильной дороге совершенно различны. Например, при повреждении покрытия проезжей части моста, как правило, требуется не только его восстановление, но и ремонт защитного слоя, гидроизоляции и других элементов мостового полотна: крепление барьеров безопасности на мосту осуществляется по другим принципам, чем на дороге, и при их ремонте необходимо выполнять арматурные работы, бетонирование и т.п.
Авторы заявляют что:
- У авторов данной статьи отсутствуют конфликты интересов;
- Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей в качестве объектов исследований
Об авторах
Никита Александрович Гуга
Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого; АО «Трансмост»
Автор, ответственный за переписку.
Email: guga.na@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4033-6206
Студент, Инженерно-строительный институт, техник-проектировщик
Россия, Санкт-ПетербургГлеб Александрович Аверченко
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: rusbim.com@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-8813-545X
SPIN-код: 1707-9958
Scopus Author ID: 57216628688
ResearcherId: AAI-2145-2020
ассистент, Инженерно-строительный институт
Россия, Санкт-ПетербургКирилл Андреевич Васильев
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: vasiliev2.ka@edu.spbstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1013-2029
SPIN-код: 8250-4609
Студент, Инженерно-строительный институт
Россия, Санкт-ПетербургВячеслав Андреевич Борисов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: borisov.va@edu.spbstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8596-7020
SPIN-код: 8054-4914
Студент, Инженерно-строительный институт
Россия, Санкт-ПетербургАлексей Марленович Исмаилов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: ismailov-aleksei@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9325-2335
SPIN-код: 1929-1225
Инженер, Инженерно-строительный институт
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Краснощенков Ю.В. О безопасности железобетонных мостов с плитными пролетными строениями // Вестник СибАДИ. – 2018. – № 6. – С. 135–143. [Krasnoshchenkov YV. Safety of reinforced concrete bridges with spans structures. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2018;(6):135-143. (In Russ., in Engl.)]. doi: 10.26518/2071-7296-2018-6-922-932.
- Аверченко Г.А., Кирьян И.В. Выбор маршрута и пропуск сверхнормативных нагрузок по автодорожным мостам. // StudNet – 2020. - Т. 3. – № 2. – С. 392–401. [Averchenko GA, Kiryan IV. Route selection and skipping excess loads on road bridges. StudNet. 2020;3(2):392-401. (In Russ.)]. Доступно по: https://cyberleninka.ru/article/n/vybor-marshruta-i-propusk-sverhnormativnyh-nagruzok-po-avtodorozhnym-mostam. Ссылка активна на: 14.03.2021.
- Никоноров А.Н., Зайцев А.А. Защита мостовых конструкций от атмосферной коррозии // Проблемы науки. - 2020. – T.1. – № 49. – С. 150–156. [Nikonorov AN, Zajcev AA. Zashchita mostovyh konstrukcij ot atmosfernoj korrozii. Problemy nauki. 2020;1(49):150-156. (In Russ.)]. Доступно по: https://scienceproblems.ru/zashchita-mostovyh-konstruktsij.html. Ссылка активна на: 14.03.2021.
- Макаров А.В., Журавлев А.В. Деформирующиеся плоские опорные части мостов // ИВД. – 2018. – Т. 1. – № 48. – С. 41–49. [Makarov AV, ZHuravlev AV. Deformiruyushchiesya ploskie opornye chasti mostov. IVD. 2018;1(48):41-49. (In Russ.)]. Доступно по: https://cyberleninka.ru/article/n/deformiruyuschiesya-ploskie-opornye-chasti-mostov. Ссылка активна на: 14.03.2021.
- Юшков В.С., Кычкин В.И., Бармин Н.Д. Реализация диагностики и ремонта мостовых сооружений // Вестник МГСУ. – 2016. – № 6. – С. 118–125. [Yushkov VS, Kychkin VI, Barmin ND. Realizaciya diagnostiki i remonta mostovyh sooruzhenij. Vestnik MGSU. 2016;(6):118-125. (In Russ.)]. Доступно по: https://cyberleninka.ru/article/n/realizatsiya-diagnostiki-i-remonta-mostovyh-sooruzheniy. Ссылка активна на: 14.03.2021.
- Тимофеев Д.Р., Тимофеев Д.Д. Усиление мостовых конструкций с использованием композиционных материалов // Актуальные проблемы автомобильного, железно-дорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе: материалы междунар.науч.-техн. конф. (1–3 декабря 2005 г.). Пермь: ПГТУ. – 2005. – С. 45–51. [Timofeev DR, Timofeev DD. Usilenie mostovyh konstrukcij s ispol'zovaniem kompozicionnyh materialov. Aktual'nye problemy avtomobil'nogo, zhelezno-dorozhnogo, truboprovodnogo transporta v Ural'skom regione: materialy mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. (1–3 dekabrya 2005 g.). Perm': PGTU. 2005;45–51. (In Russ.)]. Доступно по: http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?C21COM=2&I21DBN=UJRN&P21DBN=UJRN&IMAGE_FILE_DOWNLOAD=1&Image_file_name=PDF/dim_2006_6_17.pdf. Ссылка активна на: 14.03.2021.
- Серых И.Р., Чернышева Е.В., Дегтярь А.Н. Определение технического состояния железнодорожного моста // Вестник БГТУ имени В.Г. Шухова. – 2020. – № 4. – С. 60–62. [Seryh IR, CHernysheva EV, Degtyar' AN. Opredelenie tekhnicheskogo sostoyaniya zheleznodorozhnogo mosta. Vestnik BGTU imeni V.G. SHuhova. 2020;(4):60-62. (In Russ.)] Доступно по: https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-tehnicheskogo-sostoyaniya-zheleznodorozhnogo-mosta. Ссылка активна на: 14.03.2021.
- Васильченко А.А., Вишневецкий П.А., Файзалиев А.Ф. Современная проблематика состояния старых мостовых сооружений // Инновационная наука. – 2020. – № 2. – С. 70–74. [Vasil'chenko AA, Vishneveckij PA, Fajzaliev AF. Sovremennaya problematika sostoyaniya staryh mostovyh sooruzhenij. Innovacionnaya nauka. 2020;(2):70-74. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 14.03.2021. Доступно по: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennaya-problematika-sostoyaniya-staryh-mostovyh-sooruzheniy.
- Усольцев А.М., Попова Е.Г., Маликов М.Ю. Определение грузоподъемности металлических пролетных строений совмещенных мостов // Путь и путевое хозяйство. – 2020. – № 10. – С. 27-30. [Usol'cev AM, Popova EG, Malikov MYu. Opredelenie gruzopod"emnosti metallicheskih proletnyh stroenij sovmeshchennyh mostov. Put' i putevoe hozyajstvo. 2020;(10):27-30. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44018943. Ссылка активна на: 14.03.2021.
- Белый А.А., Андрушко С.Б. Пути повышения надежности эксплуатации железобетонных мостов для пропуска сверхнормативной нагрузки // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2018. – № 1. – С. 32–41. [Belyj AA, Andrushko SB. Puti povysheniya nadezhnosti ekspluatacii zhelezobetonnyh mostov dlya propuska sverhnormativnoj nagruzki. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putej soobshcheniya. 2018;(1):32-41. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32780506. Ссылка активна на: 14.03.2021.
- Makarov AV, Kalinovsky SA. Methods of regulating thrust in design of arch bridges. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;012054. doi: 10.1088/1757-899X/451/1/012054
- Diachenko LK, Labutin NA, Lang AV. Possible scope of filler beam bridges on the russian railways. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Scientific Conference Interstroymeh. 2019;ISM 2019. 2020:012082. doi: 10.1088/1757-899X/786/1/012082
- Xia H, Li HL, Guo WW, De Roeck G. Vibration resonance and cancellation of simply supported bridges under moving train loads. Journal of Engineering Mechanics - ASCE. 2014;140(5):04014015. doi: 10.1061/(asce)em.1943-7889.0000714
- Frøseth GT, Rönnquist A. Evolution of load conditions in the Norwegian railway network and imprecision of historic railway load data. Structure & Infrastructure Engineering: Maintenance, management, life-cycle design & performance. 2019;15(2):152-169. doi: 10.1080/15732479.2018.1504087
- Yin X, Liu Y, Deng L, Kong X. Dynamic behavior of damaged bridge with multi-cracks under moving vehicular loads. International Journal of Structural Stability and Dynamics. 2017;17(2):1750019. doi: 10.1142/S0219455417500195
- Colford BR, Beabes SR., Bulmer VJ. Bridge Design for Inspection and Maintenance – a UK and US perspective. Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Bridge Engineering. 2019;172(4):246-256. doi: 10.1680/jbren.18.00061
- Mahamid M, Ozevin D, Torra-Bilal I, Kabir M, Mastny S, Khudeira S. et al. Structural Design and Inspectability of Highway Bridges. Practice Periodical on Structural Design and Construction. 2019;14(3):06019002. doi: 10.1061/(asce)sc.1943-5576.0000425
- Charron N, McLaughlin E, Phillips S, Goorts K. Automated Bridge Inspection Using Mobile Ground Robotics. Journal of Structural Engineering. 2019;145(11):04019137. doi: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002404
Дополнительные файлы
