Мосты в шоколаде
Отечественное стальное мостостроение в последние годы заметно укрепило свои позиции благодаря использованию новых материалов и технологий в проектировании, изготовлении и монтаже металлоконструкций. Вместе с тем остается еще много факторов, препятствующих развитию этого сектора. Самые актуальные вопросы, волнующие мостовиков, обсудили участники круглого стола «Современное металлическое мостостроение» в рамках деловой программы выставки «Металлоконструкции’2019».
Металлическое мостостроение приобретает все большую популярность, и не случайно — именно сталь наилучшим образом подходит для конструкций пролетных строений по всем параметрам: растяжение и сжатие материала, долговечность и надежность конструкции, а также возможность монтажа в любой климатической зоне независимо от времени года и сокращение сроков строительства.
Стальной мост — это еще и красиво. Лучшие сооружения украшают города, становясь частью их архитектурного облика и даже символом. Тауэрский мост в Лондоне (Великобритания), Бруклинский в Нью-Йорке (США) — вот, пожалуй, самые известные примеры. Однако есть чем гордиться и отечественным мостостроителям — они возвели мост на о. Русский, мосты в Муроме (Владимирская обл.), через бухту Золотой Рог (Владивосток), а также Ульяновский, Волгоградский, Фрунзенский и, конечно, Крымский мост — самый протяженный в Европе. За последние 15 лет уникальных мостов построено больше, чем за все предыдущие годы. Лидируют среди них, конечно, стальные.
Как развивается металлическое мостостроение, какие новые материалы и технологии приходят на смену традиционным, что требует первоочередного решения и каковы перспективы отрасли — это одни из ключевых вопросов в деловой программе ежегодной выставки «Металлоконструкции». На нынешнем выставочном форуме, который состоялся в Москве в середине мая, актуальную проблематику современного металлического мостостроения в формате круглого стола обсудили представители проектных и научных организаций, металлургических компаний и заводов — изготовителей металлоконструкций. Организатором мероприятия выступил Трансстройпроект при содействии Ассоциации развития стального строительства (АРСС).
Нормативы для BIM-технологий
Современное развитие транспортной инфраструктуры мегаполисов повлекло за собой изменение в методах работы мостовиков на всех этапах: проектирования, заводского изготовления, монтажа на строительной площадке. В условиях современной городской застройки и сложившейся улично-дорожной сети конструктивные решения транспортных сооружений принимают все более сложные формы. Как прозвучало на встрече, раньше, чтобы запроектировать криволинейное металлическое пролетное строение, требовались колоссальные трудозатраты, а технологии заводского изготовления конструкций стальных мостов не позволяли реализовывать такие решения. Кроме того, нормативные сроки строительства, сформулированные еще в советское время, не учитывают степени сложности современных транспортных объектов.
Выходом из ситуации для проектировщиков в последние годы стал переход на 3D-технологии. Новая практика, которую активно внедряют проектные организации, ускоряет проектирование без ущерба для качества. В рамках круглого стола было представленонесколько кейсов в подтверждение преимущества применения 3D-технологий в проектировании.
О последних разработках Трансстройпроекта рассказал его генеральный директор Д. Харламов. Он поведал о проектах моста в Нижнем Тагиле (Свердловская обл.), велопешеходного моста и железнодорожной подходной эстакады к новому вокзалу в Нур-Султане (Казахстан).
Что касается Нижнего Тагила, то изначально рассматривались различные варианты мостового перехода, в том числе железобетонные решения. С учетом требований заказчика — городской администрации построить мост быстро и недорого, а также из-за отягчающих внешних обстоятельств (глубокий пруд под мостовым переходом) и заведомо сложной геометрии конструкции выбор был сделан в пользу стального моста. «Нам удалось убедить заказчика, что рациональнее соорудить металлическое пролетное строение. Пролеты в этом случае можно увеличить, сократив в результате количество опор, — рассказал Д. Харламов. — Но без технологии 3D-моделирования сложно было бы проектировать такую конструкцию. Наклонная стенка, сами коробчатые блоки состоят из нескольких блоков... В итоге мы уложились и в бюджет, и в сроки».
Теперь о проектах в Нур-Султане. В первом случае задача усложнялась архитектурной концепцией пешеходного моста, ширина которого варьируется от 8 до 18 м. Решили соорудить неразрезное металлическое пролетное строение из двух коробчатых балок переменной ширины. Второй проект — строительство 2,5-километровой железнодорожной эстакады. Благодаря 3D-моделированию он был разработан в короткие сроки. «В эстакаде использовано порядка 27 тыс. основных конструкций, 2/3 сооружения расположено на кривых, — отметил Д. Харламов. — Мы спроектировали эстакаду за девять месяцев, завод изготовил ее за 1,5 года. Это масштабное сооружение в итоге собиралось как конструктор, без осложнений».
Дальнейшее внедрение технологий информационного моделирования (BIM) в стальном мостостроении, как прозвучало на встрече, повысит эффективность и качество работ на всех этапах — от проектирования до монтажа сооружений. Однако участники круглого стола обратили внимание на необходимость унификации в сфере информационного моделирования. Как отметил Д. Харламов, назрела потребность разработать в рамках нормативной базы рамочный документ по BIM, где будут сформулированы основные параметры — что включается в это понятие, в каком формате BIM-разработки должны быть представлены, в каком виде проектировщику следует передавать их заказчику и в дальнейшем эксплуатирующей организации.
В поддержку данного предложения высказался В. Баженов, главный инженер проектов ВТМ Дорпроекта. По его словам, сегодня большинство BIM-проектов — это всего лишь трехмерная визуализация, просто красивая картинка. На самом деле BIM-модель должна иметь числовое описание и должным образом организованную информацию об объекте. BIM-модель используется на стадии проектирования и строительства сооружения, включая период его эксплуатации и ликвидации. «Главная задача BIM — управление жизненным циклом сооружения. Модель решает такие задачи, как объемное восприятие объекта, проверка наличия ошибок, быстрый и наглядный доступ к информации об элементах, узлах объекта, а также возможность отслеживать изменения», — уточнил В. Баженов. Работу моделирования на этапе проектной и рабочей документации с использованием инструмента Tekla он проиллюстрировал конкретными примерами из практики ВТМ Дорпроекта — проектами путепровода через железную дорогу в Дедовске (Московская обл.) и наземного пешеходного перехода в Зеленограде (Москва). Спикер призвал не следовать по пути создания красивых картинок, а внедрять BIM-технологии в полном объеме. По словам В. Баженова, несмотря на то что еще нет никакой нормативной документации по BIM-проектам и не сформулированы требования к ним, необходимость разработки информационной модели мостового сооружения уже предусмотрена в большинстве крупных госзаказов.
Новые «старые» стали
Оживленная дискуссия по поводу перспектив применения в мостовых конструкциях новых сталей подтвердила актуальность вопроса. В России при строительстве мостов широко применяется только одна сталь — 10(15) ХСНД. Для сравнения: в железобетонных мостах используется более десяти марок арматурных сталей.
В современном мировом мостостроении давно применяются высокопрочные низколегированные и атмосферостойкие стали. В нашей стране разработки в этом направлении тоже велись, но процесс затянулся. Сегодня отечественные мостостроители располагают коррозионностойкими сталями, такими как российская 14ХГНДЦ или зарубежная Corten, которые сопоставимы по цене с традиционными, но не требуют окраски в течение всего срока службы сооружения. Как сказал на встрече Ю. Новак, заместитель генерального директора по научной работе ЦНИИСа, сталь марки 14ХГНДЦ прошла комплекс испытаний в ЦНИИСе и ВНИИЖТе, для нее отработаны все технологии для заводского и монтажного сварочного производств, подобраны и апробированы сварочные материалы. Однако пока мостов из стали 14ХГНДЦ построено мало.
Причина кроется в необходимости применять в конструкциях из стали 14ХГНДЦ высокопрочный крепеж, а также в ее специфических свойствах — естественном металлическом цвете ввиду отсутствия окрашивания. Хотя, как было отмечено, при применении атмосферостойкой стали в конструкциях мостов вдали от мегаполисов, где нет каких-либо архитектурных требований, это идеальное инженерное решение, с которым не конкурентоспособна по материалу никакая другая конструкция. Более того, из такой стали без ограничений можно строить железнодорожные и автодорожные мосты, в том числе внеклассные (Мосты, чья длина превышает 500 м, или мосты, у которых длина пролета больше 150 м. — Прим. ред.).
«В этом году мы поставили первый мост из атмосферостойкой стали 14ХГНДЦ для путепровода в районе г. Клин (Московская обл.), сейчас его собирают, — рассказал А. Комаристов, коммерческий директор Тюменьстальмоста. — Материал выбрали заказчики — Минтранс РФ и администрация Московской области, мы работали уже по готовой документации. С металлом проблем не возникло — „большие“ металлурги выпускают эту сталь. Не было трудностей и с обработкой и сертификацией. Сварочные материалы использовали российские. По сборке на объекте от заказчика никаких вопросов не поступало. СТО я изучил и теперь жду, когда пройдут 18 месяцев, чтобы образовалась та самая твердая пленка. Сейчас конструкции обычные серые, до шоколадного цвета, как говорится, пока не дошли».
Дальнейшее совершенствование материалов металлоконструкций остается важнейшей задачей для тех, кто связан с мостостроением. Ю. Новак рассказал о совместных с ведущими металлургами планах по разработке атмосферостойкой стали с повышенным содержанием никеля для условий Сахалина. По его словам, для рационального проектирования мостовых сооружений необходимы и другие новые стали — типа 14ХГНДЦ до класса С390, высокопрочные стали класса С420—440. «Тут нужно воспользоваться опытом Европы, где для мостовых конструкций давно используют сталь класса С440—460», — уточнил Ю. Новак.
Свою позицию по поводу сталей высказали присутствовавшие на мероприятии металлурги. Представитель Северстали заметил, что большинство производителей металлопроката уже выпускают сталь даже более высокого класса прочности, но нормативно-техническая документация не позволяет применять их ни в мостостроении, ни вообще в стальном строительстве. Вопрос заключается скорее не в разработке сталей, а в совершенствовании документации под имеющиеся и перспективные марки.
По мнению Е. Самарина, менеджера дирекции развития рыночного спроса ЕВРАЗа, вопрос по стали усложнен делением ее на мостовую и немостовую, чего нет больше нигде в мире, кроме России. «В Европе для мостов используют сталь без нормализации, без термомеханики — обычнуюпрокатную сталь, и мосты там не падают. Что нам мешает начать применять эту сталь?» — обратился он к аудитории.
«Вопрос больше философский, — сказал Ю. Новак. — Развитие мостостроения в 1930-е годы разделилось. В СССР пошли по этому пути, когда четко, жестко нормировали класс, марку, химсостав стали. У европейцев подход был другой — строй из чего хочешь, но за это будешь отвечать. У нас первые шаги к упрощению уже сделаны — разделения стали в промышленном и гражданском строительстве нет, нормирован только класс стали по прочности. Мостовики очень консервативные, они пока опасаются новшеств. Хотя очевидно, что работать на одной стали уже неудобно, тем более в условиях рынка. Мы связаны нормами по рукам и ногам. Наша задача — открыть не то чтобы ворота, а хотя бы дверь».
В дискуссию вступил Д. Харламов, отметив, что ориентироваться в мостостроении на опыт Европы, Китая и других стран с точки зрения применения сталей не совсем корректно — в России иные климатические условия. ««Физико-механические свойства стали, такие как ударная вязкость на –40 и ниже, для мостовиков очень важны», — сказал он. — Если сталь лишится этого свойства, начнутся аварии на мостах».
Мосты без сварки
Отдельный блок круглого стола был посвящен презентациям современных решений в фасонном прокате и защитных покрытиях металлоконструкций. Большой интерес вызвало выступление Е. Самарина, представившего двутавровый прокат ЕВРАЗа для конструкций малых мостов до 25 м либо мостов типа «ферма». По его словам, преимущество прокатного двутавра перед классическими сварными несущими элементами в сокращении количества сварки, что позволяет снизить себестоимость мостовой конструкции и ускорить техпроцесс.
«Металлоемкость практически одинаковая, но в 3-4 раза меньше сварки и вдвое — количество элементов. Когда на 150-метровом пролете 3 км сварки, кому это интересно? — прокомментировал ситуацию Е. Самарин. — Двутавр завод просто обрезает с двух сторон и получает элемент конструкции. Не всегда мост нужно варить, его можно просто собрать — будет дешевле».
Также спикер отметил, что ЕВРАЗ освоил выпуск всего сортамента сталей для мостостроения — 15ХСНД (345), 10ХСНД (390), 14ХГНДЦ –1 (345) и предлагает прокат в любом исполнении. В мае компания открыла в Нижнем Тагиле склад наиболее востребованных мостовых углов из стали 10(15)ХСНД. «Если кому-то нужно что-то еще, в течение месяца по заказу можем изготовить», — сообщил Е. Самарин.
О решениях компании АМВИТ ТРЕЙД по защите металлических конструкций мостов от коррозии рассказал ее представитель В. Усов. Он презентовал системы покрытий SikaPermacor для защиты металлоконструкций от атмосферной коррозии с конденсацией и без конденсации воды, а также двухкомпонентные покрытия SikaUnitherm, совмещающие огнезащиту с антикоррозионной защитой.
А. Федоров, заместитель руководителя направления «Транспортное строительство» ТемпСтройСистемы, рассказал о системе гидроизоляции «Рабберфлекс-55» на основе однокомпонентной полиуретановой мастики. По его словам, преимущество напыляемой гидроизоляции перед оклеечной заключается в технологичности ее нанесения — техпроцесс не требует специального оборудования. ««Оклеечная гидроизоляция сейчас наиболее распространена, но доля напыляемой с каждым годом увеличивается», — сказал А. Федоров. — 7—9 лет назад порядка 90% мостов строились с помощью оклеечной изоляции, в прошлом году эта доля сократилась до 60%».
Рецепты для мостостроителей
Успехи в стальном мостостроении, освоение производства новых материалов и внедрение прогрессивных технологий, таких как лазерная резка, роботизированная раскройка, плазма, ЧПУ, сварка-автомат и многое другое, все же не исключают досадных недоразумений в сфере проектирования и строительства мостовых сооружений. На них обратил внимание участников встречи Ю. Новак — это аварийные ситуации при эксплуатации мостов, случаи локальных повреждений мостов при строительстве, а также замороженные объекты. Спикер назвал причины, которые приводят к нештатным ситуациям, среди них отсутствие должного строительного контроля (он проводится для галочки), а также снижение квалификации строителей и проектировщиков. Редко, но все же бывают случаи использования некачественных материалов.
Одна из самых острых проблем — неупорядоченность нормативной базы. «Своды правил не успевают за ГОСТ, ГОСТ Р и МГОСТ. Три министерства одновременно курируют строительство. К примеру, сегодня действует одновременно по два ГОСТа по нагрузкам, шпунтам, по арматуре и прокату», — рассказал Ю. Новак. Одним из рецептов наведения порядка в нормативной документации может стать создание постоянной рабочей группы из ТК 375, ТК 465 и ТК 418.
Как прозвучало на круглом столе, мобилизация в сегменте мостостроения, наращивание позитивной динамики по всем ключевым показателям особенно актуальны в свете предстоящего участия мостовиков в ключевых федеральных и региональных строительных программах, реализация которых начнется в текущем году. По информации генерального директора АРСС А. Данилова, 11,128 трлн руб. составляет бюджет национальных проектов до 2024 г. по двум программам: безопасные и качественные автомобильные дороги, и модернизация, и расширение магистральной инфраструктуры. В настоящее время АРСС активно продвигает типовые проекты стального строительства в данные программы.
Итоги традиционной встречи участников рынка мостостроения озвучил Д. Харламов: «Это наш третий круглый стол на выставке „Металлоконструкции“, и мы уже видим результаты. Многие вопросы проработаны и решены. В первую нашу встречу мы активно обсуждали перспективы применения атмосферостойкой стали, и с начала текущего года она была узаконена. Конечно, нельзя сказать, что это только наша заслуга, но мы точно имеем к этому отношение, чем и гордимся. Продолжим нашу деятельность с таким же позитивным настроем на результат».
Обзор подготовила Светлана Базыльчик