Искусственные сооружения: виды, классификация, строительство, содержание, эксплуатация и ремонт
Понятие «искусственные сооружения» используется как обобщающее название для различных объектов, которые возводят в местах пересечения дорогами рек, ручьев, других транспортных линий, потоков талой и дождевой воды, глубоких ущелий, городских территорий, горных хребтов. Для чего же нужно все это?
Вводная информация
Создание искусственных сооружений позволяет решать такие задачи:
- Обеспечивает безопасное перемещение людей над транспортными путями.
- Позволяет добиться устойчивости деформирующихся и круглых откосов.
- Регулирует водные потоки для защиты путей от размывов и переувлажнения.
В качестве примера можно привести мосты и тоннели, трубы, виадуки, эстакады, подпорные стенки, пешеходные мосты, регуляционные сооружения, галереи, дюкеры, селеспуски, быстротоки, лотки, причалы паромных переправ, фильтрующие насыпи. Следует отметить, что здесь наблюдается весьма явный перекос в сторону отдельных представителей. Так, на одни мосты и трубы припадает больше девяноста процентов всех сооружений.
Каково их предназначение?
Конструкция создаваемых объектов очень сложная и дорогая. К тому же содержание искусственных сооружений обходится в немалую сумму. Их замена – это трудное дело. Поэтому неудивительно, что рассчитываются они на длительный срок эксплуатации. При этом наблюдается интересная закономерность – искусственные сооружения, что возводятся в разное время по различным проектам, соответствуют определенным конкретным техническим требованиям, а также разнятся в плане своего назначения, типов конструкций, систем реализации и по несущей способности. Совокупность данных факторов значительно осложняет эксплуатацию, ремонт и текущее содержание. Давайте рассмотрим отдельных представителей данной группы сооружений.
Какие они бывают?
И начать здесь следует с мостов. В данном случае следует упомянуть о следующих объектах:
- Непосредственно сам мост. Он является сооружением, по которому идет определенная дорога через конкретное препятствие. Например, жд-пути таким образом часто пересекают водные заграждения. Хотя может быть и глубокое ущелье, дорога для другого типа транспорта.
- Путепровод. Встречаются в местах пересечения автомобильных и железных дорог.
- Мост-эстакада. Основание для путей в больших городах. Эстакады являются своеобразными мостами, для которых предусмотрена нечастая и равномерная расстановка опор. Это делается для того, чтобы меньше стеснять улицы и обеспечивать удобный проход/проезд под ними.
- Виадук. Это высокие мосты, используемые для пересечения горных ущелий, глубоких оврагов и долин.
- Акведук. Под этим подразумевается мост или эстакада с водоводом, сделанным в виде трубы, лотка, канала. Сооружается он в тех случаях, когда место течения жидкости пересекается с ущельем, рекой, дорогой, оврагом, а также рядом иных препятствий.
- Пешеходный мост. Создается для обеспечения безопасности людей во время перехода через потенциально опасные части местности. Например, пригородные платформы, большие станции, туннель, крупную автостраду, многочисленные жд-пути.
Это далеко не весь перечень
Существуют еще многие виды и классификации искусственных сооружений, к которым относят объекты особого назначения. Например, мосты должны быть не только достаточно надежными, чтобы позволять спокойно двигаться транспорту, но и при необходимости обеспечивать безопасный и свободный пропуск воды, равно как и речного/морского транспорта. Они обязательно должны быть классифицированы на основании расчетных норм по своей грузоподъемности. В зависимости от ширины пересекаемого препятствия, конструктивных особенностей и возвышения над землей они могут быть одно-, двух-, трех- и многопролетными. Не следует забывать и про подземные сооружения. В качестве популярного варианта можно привести водопропускные трубы. Сооружаются они таким образом, чтобы обеспечить текущую потребность в поставках, а также с учетом развития в ближайшие 15-20 лет.
Про тоннели
Очень часто они прокладываются в горных районах. Делается это во избежание многочисленных обходов, разработок глубоких выемок и по прочим подобным соображениям. По заданной трассе удаляют горную породу. Образовавшуюся выработку закрепляют бетоном, камнем, металлическими тюбингами. При проведении тоннельных работ выделяют два основных способа работы:
- В наскальных грунтах закрепляется выработка временной крепью.
- Используется проходческий щит.
Создаваемые подземные сооружения по своему предназначению делятся на автодорожные, железнодорожные, метрополитены, гидротехнические, горнопромышленные, коммунальные и ряд других. Часто они обустраиваются не только в горных районах, но и под руслом реки (не исключено объединение этих факторов). Как правило, предполагается, что продольный профиль в одну или обе стороны не должен иметь уклон более чем на 3‰. Хотя есть и исключения. К тому же могут вводиться дополнительные требования к создаваемым сооружениям. Например, если планируется расположение тоннеля в кривой, то радиус для него должен составлять не меньше 600 метров. При возведении объектов, длина которых будет составлять 1000 м и больше, необходимо обеспечивать искусственную вентиляцию (если планируется использование транспорта на паровой/тепловозной тяге). Для тоннелей предусматривается отделка из бетона, часто используются железные вставки и конструкции. Если приходится создавать объект в тяжелых гидрогеологических условиях, то для отделки используют металл.
Прочие искусственные сооружения
Перечень можно вести очень долго. Это и насыпь, которая используется как неотъемлемая часть при прокладке дороги, и дамбы. Следует отметить, что очень часто встречается рассмотрение понятия «искусственные сооружения» с позиции отнесения к ним всего, что сделал человек. Данная точка зрения имеет право на существование. Но в основном под ними подразумевается ограниченный перечень объектов. Так, дамба с дорогой в самом верху считается искусственным сооружением. Хотя услышать такое же определение по отношению к частному дому весьма проблематично. Хотя оба они возведены людьми и, по сути, являются сооружениями искусственными.
О строительстве
Данный процесс не сильно отличается от возведения обычных зданий. Хотя и приходится учитывать определенные особенности. Например, если строится мост через реку, то следует иметь в виду, что она со временем может подмыть опорные конструкции. А это увеличит вероятность обрушения. Поэтому необходимо возводить конструкцию таким образом, чтобы у нее был определенный запас прочности. Но это далеко не единственный момент, который приходится учитывать. Например, в будущем мосты и тоннели могут потребовать ремонта. И при этом закрывать объект непозволительно из-за определенных причин. В таком случае необходимо предусмотреть возможность выполнения необходимых действий без прерывания основного функционального предназначения объекта. Строительство искусственных сооружений также должно соответствовать действующим нормам и правилам.
Об эксплуатации
Мало что-то возвести. Еще необходимо адекватно использовать объект и не допускать развития проблем. Допустим, есть мост через реку. Что можно сказать об эксплуатации? В первую очередь необходимо установить четкое ограничение по нагрузкам. Например, если объект рассчитан на то, что сможет выдержать одновременно 100 тонн, то он должен быть не очень длинным. К тому же, как правило, здесь очень актуальна нагрузка в определенной точке. Иными словами, может вводиться ограничение на вес транспортных средств, которые пересекают объект. Весьма распространена ситуация, когда мост через реку имеет потолок веса для грузовых автомобилей, которые хотят пересечь его. Например, 20 тонн. Иногда даже их движение вообще запрещается, ибо предназначен объект только для легкового транспорта. Вопрос в том, насколько такие ограничения соблюдаются. Ведь если был возведен мост для легковых автомобилей, а грузовому транспорту проезд запрещен, и при этом фура загружена под завязку (например, 30 тонн), то это может завершиться аварией.
О содержании
Самая лучшая проблема - это та, которая была вовремя предотвращена. Конечно, можно ждать до самого последнего момента, чтобы потом спохватиться и капитально выправлять ситуацию, осуществляя дорогостоящий ремонт. Но объект сможет прослужить значительно дольше, если ему просто уделять достаточно времени для обслуживания. Например, есть у нас мост через ущелье, сделанные из бетона. Содержание предполагает периодическое осуществление осмотра и устранение проблем, пока они не приобрели масштабный характер. К примеру: возникла трещинка. Если ее качественно и быстро замазать, то год-несколько можно быть спокойным. Но вот если упустить момент, подождать осенних дождей и зимних заморозков, то весной объект начнет уже расползаться. И будет не маленькая трещина, а уже зияющая дыра. Поэтому содержание очень важно, когда разговор заходит про долговременность эксплуатации.
О ремонте
Если уберечь от негативных факторов не удалось, они имеют слишком большую разрушительную силу (землетрясение) или просто объект рассыпается от старости, то необходимо проводить его восстановление. Ремонт может быть как небольшим (заделывание отдельных трещин), так и капитальным. Первый вариант является более дешевым, хотя его чаще необходимо проводить. Капитальный ремонт позволяет существенно продлить срок эксплуатации. Хотя он обходится в значительные денежные суммы. Рассмотрим небольшой пример. Вот есть искусственные сооружения на дорогах - мосты. Пошла небольшая трещина. Если ее сразу заделали (пускай даже раз в год обрабатывают – весной), то через десять лет мост будет все так же пригоден к использованию. Хотя, возможно, внешний вид его будет и не самым лучшим. Если же проблемы игнорировать, то, вполне вероятно, через десять лет использовать этот мост можно будет только после проведения капитального ремонта и значительных вливаний денежных сумм.
Заключение
Вот мы и рассмотрели, что собой представляют искусственные сооружения, какими они бывают, каковы особенности их строительства, эксплуатации, обслуживания и ремонта. Конечно, представленной информации недостаточно, чтобы научиться самому проектировать и возводить такие объекты. Но разбираться в предмете статьи и поддержать тематический разговор – можно.