Искусственные сооружения на автомобильных дорогах

Искусственные сооружения на автомобильных дорогах необходимы для преодоления водоемов, ущелий, гор, городских территорий, а также создания безопасных условий для движения транспорта и людей. В эту группу входят тоннели, мосты, эстакады, путепроводы, трубы и другие конструкции. Ниже подробно рассмотрим их назначение, поговорим об устройстве, а также современных новациях в этой сфере.

Назначение искусственных сооружений на дорогах

Главное назначение искусственных сооружениях на автодорогах состоит в обеспечении безопасного движения транспортных средств и людей. При этом каждая конструкция имеет индивидуальные особенности в вопросе целей применения:

• Трубы. Укладываются для перехода ручьев / суходолов. Часто устанавливаются под съездами / переездами. Назначение состоит в проведении воды под дорожным покрытием. Могут использоваться для прогона скота в селах.
• Тоннель. Конструкция, предназначенная для проведения автомобильной дороги сквозь горы / водный участок. В горах они проектируются через косогоры / хребты. Частично выполняют функцию защиты от негативных природных катаклизмов, к примеру, обвалов или осыпей.
• Мост. Строительство мостов на автомобильных дорогах необходимо для преодоления водного участка, ущелий или иных преград, через которые нельзя продолжить дорогу. Такая конструкция принимает на себя вес транспортного потока на определенном участке, поэтому требует особого внимания к монтажу.
• Виадук. Одна из разновидностей моста, имеющая большую высоту и находящаяся над ущельем или иным углублением. Как правило, такие конструкции имеют один пролет из-за высокой стоимости строительства.
• Путепровод. Применяется для организации автомобильного потока по другой дороге. Конструктивно такое искусственное сооружение является одним из видов моста.
• Подпорные стены. Необходимы для поддерживания дорожного покрытия на склонах горной местности. Обустраиваются вместо в регионах с риском осыпей / оползней. Бывают бетонными, каменными или железобетонными.
• Эстакада. Возводится на пересечении автомобильных дорог и представляет собой насыпную конструкцию с дорожным полотном на поверхности.

К категории искусственных сооружений относятся и галереи, которые строятся на горных автомобильных дорогах. К их главному назначению относится защита от падения камней, спускания лавин, обвалов и т. д. В таких конструкциях особое внимание уделяется прочности.

Устройство различных искусственных сооружений

Важно

При строительстве искусственных сооружений на автомобильных дорогах проводится большая работа по подготовке, выбору подходящего места и оптимальных материалов.

В задачу инженеров входит создание надежной конструкции, способной выполнять возложенные на нее функции и выдерживать разные виды воздействий в течение продолжительного времени. Ниже кратко рассмотрим особенности устройства разных сооружений.

Мосты

Конструктивно мосты автомобильных и других сорог состоят из опор и пролетных конструкций. Первые бывают береговыми и промежуточными. Вне зависимости от типа опоры берут на себя всю нагрузку от транспорта, дорожного покрытия, атмосферных осадков и т. д. Для лучшей фиксации опоры крепятся на фундамент, который опирается в грунт или специально созданное основание. В качестве материала для опор применятся бетон, камень, металл или железобетон.

Пролетные элементы состоят из несущих конструкций (балок), на которых размещается автомобильная дорога. Ключевые элементы соединяются между собой для обеспечения устойчивости и жесткости цельной конструкции. Наиболее распространенными считаются балочные мостовые системы. В них пролеты изготавливаются с применением балок.По конструкции мосты могут быть Т-образными, арочными, висячими и вантовыми.

При строительстве и ремонте мостов на автомобильных дорогах учитываются требования действующих ГОСТ и СНиПов. При необходимости предусматривается возможность возведения рядом других искусственных сооружений, что обязательно закладывается в проекте.

Путепроводы и виадуки

Путепровод — сооружение, которое возводится на другой автомобильной или железной дорогой. По устройству он проще моста, поэтому имеет другое название. Главным отличием является упрощенный тип опор, ведь при строительстве не учитывается ток воды, ход льда, риск размыва опорной части и т. д. 

Путепровод на автомобильных дорогах представляет собой мост, который проложен над обычной ж/д или автомобильной дорогой, городскими улицами, пешеходными дорожками. Его устройство подразумевает применение наклонных / вертикальных диафрагм. Опорные стойки находятся над каждым ребром пролетного строения. Они упираются в поперечные диафрагмы, и тогда их количество может быть меньше.

Виадук — еще один вид моста, который применяется для преодоления разных препятствий. Как правило, такое искусственное сооружение необходимо для прокладки дороги через лощину, ущелье или овраг.

Строительство таких конструкций актуально при отсутствии возможности и дороговизне насыпи. При этом проектировщики ориентируются на глубину оврага. Конструктивно виадуки также состоят из опор разной длины и верхнего дорожного покрытия.

Тоннели

Последнее время развивается строительство не только мостов, но и туннелей автомобильных дорог, позволяющих пересекать сложные участки. В зависимости от назначения тоннель может использоваться для машин, велосипедистов, пешеходов, ж/д составов, кораблей и другого транспорта. 

Тоннели строятся в местах, где нецелесообразно или невозможно обойтись мостами или другими искусственными сооружениями. Наиболее распространенный метод строительства — закрытый, когда дорожное полотно прокладывается внутри какого-то природного объекта. 

При возведении может применяться горный способ прокладки с применением бурения и взрывных работ с последующим вывозом лишнего материала на поверхность. Второй вариант состоит в применении комбайнового метода. Его суть в применении специальной техники (комбайнов).

Существуют также открытые методы строительства. Как правило, применяется котлованный вариант, когда создается углубление нужной ширины с последующим укреплением боковых частей.

Также используется траншейный (чаще применяется для пешеходных конструкций) и щитовой. Вне зависимости от способа возведения тоннели всегда укрепляются путем создания основы и бетонной конструкции для защиты от осыпания.

Эстакады

К категории эстакад относятся колейные мосты, которые находятся выше уровня земли и имеют участки для съезда / заезда. Конструктивно они бывают стационарные и разборные. При изготовлении может использоваться:

• дерево;
• железобетон;
• металл.

Как правило, эстакады строятся для подъезда к пролету моста, а иногда для разделения магистрали от городской черты.

Сама конструкция находится над поверхностью земли, а вот основная опорная часть базируется в грунте. В качестве опор применяются ж/б колонны. Для их возведения в землю вдавливаются обсадные трубы, внутрь которых устанавливается металлическая арматура с последующей заливкой бетоном. Далее трубы извлекаются, а ж/б колонна остается внутри в качестве опоры. Группа таких конструкций и играет опорную функцию.

В дальнейшем на основание ставится ж/б опора, а после него делается пролет эстакады в виде арматурной решетки с дальнейшей заливкой бетона. Опора может быть металлической или бетонной. Последнее время все чаще применяется сталь. Параллельно земле монтируются ригели, обеспечивающие распределение нагрузки по поверхности. 

При строительстве эстакад предъявляются особые требования. К примеру, угол наклона не должен быть больше 40, а высота пролета от пяти метров и более. Асфальт на поверхности должен обеспечивать качественное сцепление колес авто с дорогой, а по краям дороги устанавливаются ограждения.

Трубы

Водопропускные трубы также входят в категорию искусственных сооружений. При их укладке и изготовлении предъявляются особые требования к надежности из-за риска деформации. При этом устранение дефектов вызывает ряд трудностей и влечет за собой немалые расходы. В процессе создания и укладки учитывается регион эксплуатации.

Так, в условиях сурового климата требуется пучение грунта. Что касается материала, искусственные сооружения могут делаться из металла, бетона, камня и ж/б. Наиболее популярными являются ж/б трубы, которые собираются из нескольких частей длиной от 1 до 6 метров. С учетом типа насыпи они могут быть 1-но, 2-х или 3-очковыми, а по форме — в виде круга, прямоугольника или овала.

Для фиксации конструкции применяются специальные ж/б детали, отличающиеся высокой долговечностью, надежностью и стойкостью к коррозии. В некоторых случаях необходима укладка фундамента, но при использовании гофрированных труб можно обойтись без него.

Подпорные стены

Такие сооружения незаменимы для защиты от обрушений на берегах разных водоемов. Могут изготавливаться из разных материалов:

• камень;
• бетон;
• бутобетонная кладка;
• ж/б секции.

Для создания основания применяется щебень, песок и естественные грунты. Стена в нижней части может иметь Т-образную форму для лучшей фиксации.

В зависимости от конструкции под уровнем земли может прокладываться дренажная труба. Как вариант, может использоваться коробчатая система, подразумевающая сборку конструкции из нескольких секций. В качестве основного материала все чаще выступает сталь.

Последние новации при строительстве искусственных сооружений на автомобильных дорогах

При создании искусственных сооружений проектировщики стараются применять прогрессивные конструкции и использовать передовые методики выполнения таких работ. Главной целью является повышение надежности конструкции, снижение расхода материала и уменьшения времени возведения. В создаваемых объекта должны применятся типовые решения и сборные конструкции, отвечающие действующим стандартам и техусловиям.

В последнее время набирает популярности 3D-печать разных конструкций. В качестве исходных материалов может применяться пластик, сталь, алюминий, хром-кобальт, никель и другие. Возможна специальная подготовка порошка. Пока такие технологии применяются только за границей для строительства небольших объектов. К примеру, 15 июля 2021 года в Амстердаме был открыт стальной мост, сделанный полностью на 3D принтере. Он объединил две набережные, имеет вес 6 т и длину 12 м. 

В России ведется работа по решению проблем искусственных сооружений, многие из которых (свыше 5500) находятся в аварийном состоянии. С учетом этого до 2024 года планируется направить более 200 млрд рублей для приведения в нормальное состояние имеющихся объектов. Особое внимание уделяется регулированию и стандартизации в этой сфере.

Заключение

Искусственные сооружения несут ключевую функцию и обеспечивают удобство применения и безопасность автомобильных дорог.

Задача разработчиков в том, чтобы создать надежную конструкцию, удовлетворяющую требованиям и обеспечивающую выполнение возложенных на нее функций. Что касается развития этой сферы, из-за небольших вливаний средств хватает только на реконструкцию, а основные инновации в этом вопросе пока впереди.