д. 4, офис 316
курсантов, 34, стр.2
Мосты и тоннели — неотъемлемые элементы дорожной инфраструктуры, благодаря строительству которых удается обеспечить удобное транспортное сообщение между локациями. Строить эти сооружения сложно, долго и дорого, даже с учетом актуальных достижений науки и технологий. В статье рассказываем, как сегодня возводят мосты и тоннели, что мешает радикально ускорить и удешевить процесс, и какие инновации все же помогают сооружать более долговечные и безопасные инженерные конструкции.
Как строят мосты и тоннели: сначала модель, потом — проект
В дорожном строительстве сегодня приходится учитывать намного больше факторов, чем каких-то 100 лет назад. Например, раньше возможность сократить путь между двумя важными точками на карте страны или региона уже была весомым аргументом в пользу заказа расчета проекта новой дороги. Сейчас видов транспорта хватает, а скорость их передвижения достаточно высока, чтобы прокладывать пути с упором на экономическую целесообразность и безопасность новых направлений. Идею строительства дорожного моста скорее рассмотрят, чтобы сделать сообщение безопаснее, чем ради сокращения пути между точками на несколько часов. И безопасность — далеко не единственное, из-за чего еще до проектирования в последние годы практикуется компьютерное моделирование возводимого объекта и его интеграции в существующую инфраструктуру.
Для создания модели моста или тоннеля собирают данные, проводят сложные расчеты, готовят отчеты, которые обязательно проходят несколько этапов аудита. Даже при том, что для цифровой модели нужно уже знать немногим меньше, чем для проекта — условия, цель, нагрузку на дорогу, тип почв в месте проведения работ и т. п. — собрать и обработать эти данные дешевле, чем если сразу строить проект, минуя этап моделирования. Даже если при моделировании выяснится, что из-за неучтенных в расчетах факторов сооружение может быть небезопасным или проблемным, то деньги на этап потрачены не зря.
Проект, куда входит смета, план работ и прочее, без чего не получится построить сколько-то масштабное инженерное сооружение, предполагает сложную работу с информацией и сложные расчеты. Проектированием занимаются команды инженеров, а перед защитой проекта перед инвесторами документы проходят несколько стадий аудита и оценки для все той же безопасности и уверенности в возможности реализовать идею с пользой.
Процесс строительства настолько сложного сооружения, как мост или тоннель, очень сложный, даже общее его описание заслуживает целой серии статей. Поэтому в этой отметим разве что тот факт, что стройка автомобильного моста может длиться от нескольких месяцев до нескольких лет. Причем чаще всего на срок влияет не тип используемой техники, а более объективные и неподвластные изменениям причины. Например, никакая техника не позволит безопасно ускорить стройку моста через реку в период паводка, периода аномально обильных осадков, да и соблюдение технологии монтажа опор не терпит спешки.
Перед сдачей в эксплуатацию сооружение проходит период “обкатки”, даже если мост пешеходный и сравнительно короткий, а тоннель — технический и не протяженный. Обкатка нужна, чтобы в имитированных условиях критической нагрузки убедиться в эксплуатационных качествах и безопасности постройки. Для “обкатки” есть процедуры, тесты, методы, утвержденные процедурно. Пока все они не проведены и не представлены отчеты о возможности полноценного открытия моста или тоннеля, пользоваться им потенциально опасно и в целом запрещено.
Что уже сейчас позволяет строить инженерные сооружения быстрее и делать их более безопасными
Спешка на стройплощадке — это всегда риски. Но позволить себе строить мосты так же долго, как египтяне в древности строили пирамиды, в век высокой ценности времени тоже нельзя. Потому в лабораториях по всему миру ведутся исследования в поисках методов и способов ускорения процесса возведения построек. Пример такого метода — технология укрепления и формовки конструкций методом торкретирования их бетонным раствором. Торкретирование с соблюдением технологии позволяет получать высокопрочный монолитный панцирь быстрее, чем путем литья, а для укрепления склонов и берегов вообще не существует альтернатив с учетом ограничений.
Системы цифрового мониторинга и анализа данных в реальном времени также помогают строить быстрее и с меньшим риском. Сложные программно-аппаратные комплексы контроля работников и узлов возводимых объектов помогают вовремя выявляться нарушениям и пресекать их до того, как они успевают существенно повлиять на процесс или результат. Например, датчики позволяют в реальном времени отслеживать устойчивость опор мостов, а малейшее отклонение благодаря ним может быть выявлено до того, как на опоре будет смонтирован участок дороги или даже нагруженный каркас.
Программно-аппаратные решения для моделирования также можно отнести к полезным инновациям. Возможности специальных программ позволяют построить виртуальную модель трассы и добавить на нее новый узел, например, тоннель. Если запустить по этой модели движение в том виде, в котором оно происходит в реальности, с поправкой на изменения, получится спрогнозировать влияние инженерного сооружения на транспортный поток. Рисков никаких — все происходит “в цифре” и допускает редактирование в реальном времени.
Строительство тоннелей и мостов предполагает вовлечение множества специалистов в разных отраслях, включая специалистов по цифровому моделированию дорожной ситуации. Тем не менее возводить столь сложные конструкции благодаря достижениям технологии и использованию современных строительных материалов можно быстрее, чем даже 50 лет назад. Кроме того, современные инженерные дорожные коммуникации безопаснее, надежнее, удобнее, во многом за счет возможности оценить эффективность их постройки и влияние самого процесса строительства на транспортный поток заранее и учесть все возможные риски.