Каждый объект – самый ответственный

Основанный в суровом 1937 г. институт «Гипротрансмост» в течение долгих десятилетий действовал в системе МПС, специализируясь на строительстве и реконструкции мостов различной степени сложности, от сравнительно простых до уникальных внеклассных. В перестройку, с уменьшением объемов строительства у основного работодателя, институт более активно начал действовать и на рынке проектирования автодорожных мостов, работая на важнейших федеральных объектах в стране и формируя новый облик транспортной системы столицы. Вантовые «Миллениум» в Казани и мост в Сургуте, мосты через Волгу в Волгограде и Саратове, мост через Каму в Сорочьих Горах — перечень далеко не полный. В Москве «Гипротрансмост» принял участие в реконструкции Бородинского моста, реконструкции и переносе Краснолужского и Андреевского мостов, разработке монорельсовой транспортной системы. Разумеется, не обошло «Гипротрансмост» стороной и Третье транспортное кольцо…

Недавно институт возглавил заслуженный строитель РФ Аркадий Борисович МЕЛЬНИКОВ. Но о сегодняшней работе института по проекту «Серебряный Бор» он попросил рассказать главного инженера ОАО «Гипротрансмост» Бориса Николаевича МОНОВА.

Один из крупнейших объектов

— Участок Краснопресненской магистрали от МКАД до проспекта Маршала Жукова, включающий мостовой переход через р. Москву в Серебряном Бору — один из крупнейших объектов транспортного строительства в столице, в проектировании которого участвуют несколько институтов: головной по объекту в целом — ОАО «Метрогипротранс», головной по вантовому мосту — ОАО «Гипротрансмост» вместе с НПО «Мостовик» и по технологии монтажа — ОАО «Гипростроймост», а также ряд других институтов, в том числе «Мосинжпроект». Генеральный подряд по строительству выполняет «Мостотрест», работая силами основных подразделений — Московского, Дмитровского и Ярославского мостоотрядов. Значение серебряноборского участка в транспортной системе города очень велико: он позволит вывести движение с проспекта Маршала Жукова на МКАД и далее на Новорижское шоссе, обеспечив тем самым город еще одной выездной магистралью. Не случайно и сроки стоят жесткие — предполагается закончить работы в 2007 г.

Строительство осложняется рядом факторов: в районе имеются и коттеджная застройка, и спортивные сооружения. Геологические условия осложнены карстовыми процессами. Русло Москвы-реки в этом месте делает резкий поворот, имеется искусственный канал. Наконец, в пойме проживает уникальный вид лягушек, которых при строительстве беспокоить ни в коем случае нельзя…А движение по мосту будет осуществляться по четырем полосам в одну и четырем в другую сторону.

В связи с этим и было принято решение, нестандартное и для нашей страны, и для мирового мостостроения — создать вантовый мост с уникальным по высоте арочным пилоном. Именно пилон становится архитектурной доминантой Северо-Запада столицы — высотой около 100 метров, он будет виден из различных точек города. Даже наше высотное здание на улице Павла Корчагина, известное своими немалыми габаритами, вошло бы под эту арку целиком. Похожие решения в мире были, но именно такое уникально. Одним словом, сооружение очень большого масштаба.

— Каким образом решена конструкция фундаментов и самих опор, тем более что речь идет о карсте?

— На карстующихся породах стоит вся Москва, поэтому неожиданностей в борьбе с этими явлениями у нас не было. В местах, где расположены и постоянные, и временные опоры, мы сделали укрепление грунтов: пробурив 40 м скважины установками Bauer, заинъектировали найденные пустоты и создали большие ростверки. Так как арочная конструкция в опорах будет создавать распирающее усилие, мы не только заложили опоры на значительную глубину, но и запроектировали наклонные столбы на сторонах, противоположных давлению. Все эти меры позволят противостоять сдвигающему усилию, которое будет возникать под весом арки и моста.

— Каким образом идет сооружение конструкций моста?

— Арку уже собрали до половины — пока идет работа по сборке сравнительно простых вертикальных элементов. Сборка ведется с двух сторон, с тем чтобы половины арки сошлись посередине, наверху. Главное здесь, разумеется, не промахнуться, поэтому в процессе сборки осуществляется контроль положения каждого узла. Нам достаточно свести полуарки с точностью до 50 мм, и пока погрешность не превышает даже 10 мм. Параллельно собирается балка проезжей части. Сборка осуществляется на стапеле, с последующей надвижкой —выталкиванием в пролет. Уже собрано около 150 м пролетного строения вместе с аванбеком, чтобы облегчить попадание на временную опору. Все эти задачи хорошо отработаны, и никаких проблем в их реализации не видим. Гораздо более ответственный этап после надвижки и сборки пролетного строения — перевесить его на ванты, правильно подобрав и отрегулировав их натяжение. После этого временные опоры будут разобраны, и конструкция начнет работать.

Страшный ветер не страшен

— Вопрос, который, вероятно, зададут и специалисты, и вообще любители задавать вопросы — какой ветер выдержит эта конструкция и какого не выдержит?

— Действительно, запроектированная система очень масштабная, и чтобы оценить ее жизнеспособность, мы детально изучили поведение ее модели при воздействии ветра. Была создана уменьшенная копия моста, которую мы «продули» в аэродинамической трубе ЦАГИ, как это делается с моделями самолетов или автомобилей. В модели были воспроизведены все жесткостные параметры будущего проекта. Участие в этой работе принимали и многие наши коллеги, как российские, так и зарубежные — в частности, коллектив датчан, участвовавших в строительстве нового вантового моста в Санкт-Петербурге. Моделировались массы воздуха, различные углы и колебания воздействия. Результаты, которые мы получили в испытаниях модели, неплохо сошлись с нашими аналитическими расчетами. Могу подчеркнуть, что таких ветров, которые выдержала модель, в нашей местности не бывало: мы испытали мост на поведение при скорости до 200 км/ч, то есть ураганных, катастрофических. Даже для смерчей Америки это случаи уникальные.

В ходе аэродинамических испытаний выявились некоторые особенности влияния экранов. Так, обнаружилось, что нельзя устанавливать шумозащитные экраны. Как только мы их добавили в модель, началось активное перемещение всей конструкции — экраны сбивали поток ветра, мешая плавному обтеканию. Когда же экраны сняли, конструкция вновь стабилизировалась.

— Насколько этот проект усложняется наличием смотровой площадки, которую предполагается разместить под аркой?

— Действительно, под аркой в форме сплюснутой сферы задумана смотровая площадка. Она вносит в проект дополнительную сложность. Безопасности всей конструкции этот элемент не угрожает, но проблема в том, что мосты имеют свойства колебаться, и частота этих колебаний может быть неприятна для человека. Когда мы проходим по мосту, то не обращаем на вибрацию внимания. Но смотровая площадка, да еще и с кафе, должна по параметрам вибрации быть равной обычному зданию. Достигнуть этих показателей без применения специальных устройств — активных демпферов — невозможно.

Что представляют собой демпферы

— А что представляют собой демпферы?

— Это устройства, которые гасят колебания конструкции. Они могут быть активными и пассивными. Пассивные работают по принципу рессор или торсионов, как в большинстве автомобилей. Активные же демпферы — это очень сложные гидравлические устройства, которые в зависимости от возникающих в конструкции колебаний создают встречные колебания, с тем чтобы погасить раскачивание. Такие устройства закладываются на технических этажах высоких зданий, от сорока этажей. Иначе, чем выше объект, тем больше будет колебаться его вершина, и на верхних этажах начнет укачивать как в самолете, не говоря уже о возможных последствиях для всей конструкции. Если частоты ветрового воздействия совпадают с собственной частотой колебаний здания, то возникает эффект резонанса, энергия раскачивания нарастает, и возможна катастрофа. В Москве демпферы впервые применены для стабилизации шпиля в мемориальном комплексе на Поклонной Горе — там смонтировано 12 устройств разной мощности, управляемых с помощью ЭВМ. Последние испытания ветром показали, что система со своими задачами справляется. Сложны не столько сами устройства, сколько математический аппарат для их управления: специальная программа должна в реальном масштабе времени оценивать поведение конструкции и изменения окружающей среды и в зависимости от этого приводить в действие демпферы.

— Институт освоил разработку этой «математики»?

— Мы, разработав конструкцию, оцениваем ее свойства и формируем техническое задание производителям демпфирующих устройств, которые затем осуществляют настройку своей системы. Фактически, мы выдаем математическую модель, определяем в ней величины минимальных и максимальных усилий, допустимую продолжительность технологических пауз. Поставщики демпферов уже сами перерабатывают эти исходные данные в алгоритмы работы. Таким образом, для получения качественного результата именно грамотная постановка задачи является одним из наиболее сложных и определяющих этапов. На мосту мы предусматриваем установку как минимум двух мощных демпферов. Конструкция разработана так, что при продольном воздействии ветра на балку без демпферов могло бы возникнуть явление раскачивания — балка начала бы перемещаться на вантах подобно качелям. Эффект подкачки энергии могли бы придать и автомобили, например при синхронном разгоне-торможении. Поэтому на опоре, в низком уровне ближе к земле, мы ставим два демпфера по 200 т, которые будут в автоматическом режиме устранять колебания.

— Насколько сложны расчетные задачи, которые пришлось выполнять институту?

— Мы используем мощную конструкторскую систему SolidWorks, которая позволяет осуществлять расчеты конструкции, варьируя заложенные параметры. Программа изучает систему не только в расчетном плане, но и в материально-объемном. Могу сказать, что в задаче по расчету моста в Серебряном Бору имеется порядка ста тысяч переменных, и даже на мощных персональных ЭВМ такая задача просчитывается иногда несколько часов.

Главное преимущество данной системы проектирования в том, что она позволяет общаться на одном языке с заводами, производящими металлоконструкции — КМД и деталировочные документы выдаются в электронной форме и автоматически поступают на станки с ЧПУ. Правда, имеется и некоторая сложность в работе с этой программой, связанная с человеческим фактором. Действительно, программа может автоматически просчитать работу конструкции, показать зоны напряжений. Однако решить задачу оптимизации она не может, как не может сама для себя сформировать оптимальные исходные данные. Если инженер слишком полагается на программу, то он переходит к работе «методом подбора» и отучается думать головой, надеясь, что машина сама определит все необходимое. Старшему поколению это несвойственно, а молодым — бывает…

— Как обеспечить преемственность между поколениями проектировщиков, чтобы организационными мерами предупредить развитие этой «болезни»?

— Это естественным образом происходит во время работы. У нас действует бригадная система: каждая бригада во главе с ГИПом — это институт в миниатюре, коллектив от 5 до 15 человек.В бригаде действует распределение обязанностей, а перед заказчиком и законом за проект отвечает ГИП. Темы —или небольшие объекты, или участки работ по проекту — выдаются руководителям бригад и исполняются силами их коллективов. Возможно дополнительное деление внутри бригады —инженеры имеют категории, существует должность заместителя ГИП. Как только мы видим, что человека можно двинуть выше, это и происходит. Когда имеющихся знаний для роста не хватает (а это бывает нее только с молодыми сотрудниками, но и с бригадирами, и с ведущими специалистами), организуем курсы либо внутри института, либо в МАДИ или МИИТ. Как правило, задачи по повышению квалификации связаны с внедрением нового программного обеспечения.

И на других объектах столицы

— «Гипротрансмост» много работает и на других объектах столицы…

— Что касается наших объектов за последнее время, недавно мы закончили проектирование эстакады в начале Краснопресненского проспекта. Вместе с реализованным переходом Третьего кольца эта магистраль обеспечит возможность въехать в город или покинуть его на автомобиле. Объект весьма сложный — полтора километра длиной, сложный по структуре, выполненный в железобетоне и стали. Обеспечено пересечение с железной дорогой Смоленского направления.

Второй важный объект — развязка в Новокосино. Эта проблема не была решена еще при строительстве МКАД  — сейчас же москвичи получили возможность съехать с кольцевой автодороги в этом развивающемся населенном пункте.

Заканчиваем участок 3- го кольца от Волгоградского проспекта до шоссе Энтузиастов, движение там уже запущено, остались мелкие доделки, в том числе оригинальный наземный пешеходный переход. Окончен и сдан мост у Храма Христа Спасителя — это часть большого комплекса «Золотой остров». Сейчас идем по острову эстакадой и дальше мостом через Водоотводный канал на Якиманскую набережную. Когда закончим, то задача по пешеходному движению будет решена.

Для мостов Москвы, построенных в довоенные времена, институт разрабатывает проекты их реконструкции и усиления. Закончены и сданы в эксплуатацию Новоспасский, Устьинский, Бородинский мосты, заканчивается реконструкция Краснохолмоского моста.

По нашему проекту завершены работы по двум пешеходным мостам черезр. Москву у парка им. Горького и Киевского вокзала, стальные конструкции которых были перевезены на плавсредствах с бывших железнодорожных мостов, выполненных в дореволюционное время профессором Проскуряковым. Указанные конструкции были признаны памятниками инженерного искусства и должны быть сохранены.

— А за пределами Москвы?

— Это мостовой переход в Перми через Каму. Длина самого моста 800 м, но в общей сложности, с подъездами, съездами и развязками, длина трассы достигает 16 км. Сейчас проектируется вторая очередь моста, по первой открыто движение. Практически закончена работа по первой очереди моста через Волгу в Ярославле. Для города этот мост решает задачу, аналогичную функции Третьего транспортного кольца в Москве. Всего же принято решение завершить 16 крупных федеральных мостовых «незавершенок».

Еще длиннее, еще надежнее

— Сегодня большая часть мостов строится в сталежелезобетонной технологии, причем растет допустимая длина пролетов. В чем причины распространения именно таких конструкций?

— Строительство мостов из сборного железобетона — дань индустриальному методу. Один из хрестоматийных примеров поспешного использования той технологии — сборный железобетонный мост в Лужниках: он был построен из сравнительно небольших ЖБИ, которые в ходе производства для ускорения еще и пропаривались. Все это повредило прочности, причем многие вопросы поведения бетона были тогда еще не изучены. Например, через десятилетия эксплуатации выяснилось, что под нагрузкой бетон «ползет» подобно горному леднику — возникают просадки, которые хотя и не приводят к катастрофическим последствиям, вредят архитектурному облику сооружения. Поэтому и у нас, и за рубежом чисто железобетонные мосты той эпохи сегодня ремонтируются. А применение комбинированной системы, когда металлический пояс работает на растяжение, а железобетонный — на сжатие, позволяет эту проблему решить. Кроме того, сталежелезобетонный мост позволяет выполнить любую конфигурацию виража. Впрочем, не отказываемся и от чисто железобетонных, и от чисто металлических конструкций. Нельзя сказать, чтобы какое-то направление сегодня доминировало.

Что же касается больших пролетов, то они в ряде случаев оправданны и с точки зрения оптимизации стоимости —мы экономим на строительстве опор —и для нужд судоходства. Так, в Саратове и Волгограде выполнены пролеты длиной до 157 м. При надвижке таких пролетов уже возникают сложности — металлическая конструкция начинает провисать, прогиб переднего конца может составлять до 6 м. Однако мы нашли и запатентовали оригинальное решение — использование шпренгельного устройства, которое позволяет решить проблему надвижки больших пролетов. Шпренгель представляет собой балку, наклонно закрепленную снизу моста, соорентированную по направлению надвижки. Пролетное строение выдвигается со стапеля с помощью домкратов, и за шпренгель подтягивается на принимающую опору. Как следствие, передний конец балки подтягивается. Затем, когда шпренгель доходит до опоры, его конец упирается в наклонный ростверк — как по горке, он въезжает вверх, в результате чего аванбек балки оказывается на опоре. Таким образом, мы можем толкнуть пролетное строение массой до 10 тыс. т.

В заключении хочется отметить, что коллектив института постоянно пополняется молодыми специалистами, и, опираясь на многолетие традиции, а также используя большой накопленный опыт, решает любые поставленные задачи в области мостостроения и с оптимизмом смотрит в будущее.