Мостостроение

Строительство Бруклинского моста

Мостострое́ние, Строительство мостов — сооружение инженерных конструкций, обеспечивающих людям и транспортным средствам проход/проезд через природные и рукотворные препятствия: реки, проливы, каналы, овраги, каньоны, водотоки, долины, другие дороги, и соединяющие в единую сеть подобные транспортные системы.

Мосты являются незаменимыми связующими звеньями коммуникаций. Они резко увеличивают возможности перемещения людей и грузов.

История строительства мостов

Микенский арочный мост Аркадико (XIII век до н. э.) — возможно, старейший в мире.

Строительство Финляндского моста

Строительство Октябрьского моста

С эпохи мегалита археологами обнаружены остатки некоторых каменных мостов, выполненных в виде сводчатых арок. Слова, обозначающие мост, на разных языках встречаются практически у всех древних народов, оставивших какие-либо письменные памятники.

Первыми мостами были пешеходные, состоящие из одного упавшего поперёк ручья ствола дерева, или нескольких скреплённых между собой брёвен. В качестве настила использовались отёсанные брёвна - брус или толстые доски. Для мостов на мелководье, в дно реки стали вбиваться сваи, на которые затем водружаются мостовые пролёты. В других случаях, опускаются на дно реки большие бревенчатые ящики-срубы (ряжи) и засыпаются тяжёлыми камнями.

Сооружались мосты в местах наибольшего сближения противоположных берегов реки, ручья или ущелья, что существенно облегчает процесс создания любого моста. Для уменьшения расстояния между берегами реки и, следовательно, размеров моста, на значительную (в основном, мелкую) часть поперёк реки, пролива, или залива насыпались дамбы или плотины, а более дорогостоящая конструкция моста сооружалась только над сравнительно небольшим оставшимся глубоким участком фарватера реки для обеспечения протока воды и прохода кораблей.

В случае большой длины пролёта, брёвна, чтобы излишне не прогибались, снизу подпирались наклонными распорками – другими брёвнами, образующими с настилом жёсткий каркас, несущую конструкцию или пространственную ферму.

В других случаях, по краям моста строились специальные башни-опоры, между которыми протягивали прочные цепи и канаты (позже стальные тросы), на которые подвешивались пролёты моста. Так возникли висячие и вантовые мосты. В средневековых европейских крепостных замках над рвом перед единственными воротами функционировали подъёмные разводные мосты.

С развитием металлургии и появлением железнодорожного и автомобильного транспорта, размеры и стоимость мостов существенно возросли. Появились новые технологии создания мостов.

Современные технологии возведения мостов

Строительство фундамента опоры моста через бухту Золотой Рог во Владивостоке

Строительство Золотого моста

Подготовительные работы

Сооружение моста начинается с комплексного инженерного и инженерно-геодезического изыскания. Проводятся различные замеры. Для будущего моста обычно выбирают место с минимальным расстоянием между противоположными берегами реки, пролива, залива или водохранилища. Во многих случаях это расстояние ещё более сокращают путём создания искусственной насыпи навстречу к противоположному берегу. В этих случаях, для беспрепятственного протока воды и судоходства, земснарядами углубляют фарватер (тальвег), над которым только и сооружается высокий пролёт моста.

В других случаях экономически выгоднее использовать природные острова, которые позволяют существенно уменьшить длину строящегося моста. На встречающихся на пути отмелях либо насыпают искусственные острова и прокладывают по ним дорогу, либо возводят только опоры моста. Однако чаще места строительства опор определяются длиной пролётов будущего моста, независимо от глубин реки или пролива.

Возведение опор

Способов сооружения мостовых опор достаточно много, усовершенствования их конструкций и изобретение новых форм и материалов для них — распространённое явление.

Фундаменты опор моста могут находиться как на берегу, так и под водой, соответственно, к ним применяются разные способы их сооружения. Для первых вырывается котлован, в дно которого вбиваются сваи, к ним прикрепляется каркас из стальной арматуры, который окружается водонепроницаемой опалубкой в которую затем заливается бетон, принимающий нужные формы и размеры.

Под водой котлован под фундамент мостовой опоры можно вырыть земснарядом. Так же забиваются сваи. Каркас из стальной арматуры сооружается на берегу и подъёмным краном затем опускается на дно в подводный котлован. Для бетонирования под водой означенное место осушают с помощью кессонов, или используют специальный цемент, быстро затвердевающий под водой. Поднимающаяся на подводном фундаменте опора должна иметь заострённую форму ледоруба, обращённого против течения реки. На опорах могут надстраивать высокие пилоны для поддержания основных (несущих) тросов в висячих мостах.

Сооружение пролётов

Технологии сооружения пролётов зависят от форм мостов. Используются подъёмные краны, передвижные подмости. Иногда используют толкающие устройства для надвижки пролётных строений, включающие опорную балку, салазки, путь скольжения, закрепляемый на опоре моста за обстройку опоры, подъёмные гидродомкраты и силовые толкающие гидроцилиндры, а также перегрузочные стапели с подъёмными гидродомкратами. В иных случаях основная ферма моста сооружается на берегу, погружается на баржи, на которых транспортируется к готовым опорам будущего моста, и подъёмными приспособлениями устанавливается на отведённое ей место. Для арочных и сводчатых мостов устанавливают строительные леса, систему распорок, сооружают временные конструкции, которые по окончании строительства моста разбирают.

На строительных площадках возле строящихся мостов возникают рабочие посёлки и даже целые заводы по изготовлению отдельных конструкций, крупных элементов и блоков моста, перевозимых разными видами транспорта. Монтаж металлоконструкций на месте осуществляется путём сварки, заклёпки, винтовых соединений (болты). Конструкции из металла требуют защиту от коррозии.

Распространёнными, экономичными и быстро возводимыми являются мосты из предварительно напряжённого железобетона. Они могут быть построены либо ступенчатый, либо струйное или набивки.

При строительстве висячих и вантовых мостов прокладываются канаты или растяжки. Для висячих мостов, тросы состоят из нитей, которые устанавливаются отдельно, а затем собираются на концах. Нагрузка на тросы распределяется равномерно.

Упрощённое строительство мостов

Поскольку создание мостов очень дорого обходится государству, то для временных переправ, грунтовых дорог на небольших реках и узкоколейных железных дорог, иногда возводятся менее надёжные конструкции, по которым допускается замедленный проезд только лёгкому транспорту. Обычно такие мосты строят в малозаселённой местности. Существует несколько способов упрощённого сооружения таких мостов.

Понтонные мосты

При некоторых авариях, в военное время, при ликвидации последствий стихийных бедствий или во время ремонта постоянных мостов, для организации временных переправ через несудоходные водные преграды практикуется сооружение понтонных мостов из подвозимых на автомобилях (иногда транспортируемых по воде) плавающих однотипных звеньев моста, соединяемых на воде между собою в единую цепь между берегами. При отсутствии поблизости понтонного парка, от берега до берега выстраивают в ряд множество одинаковых по размеру плавающих средств (лодки, баржи, пустые цистерны, закупоренные с обоих торцов широкие трубы, подсушенные и пропитанные отработанным машинным маслом (для уменьшения намокания в воде) брёвна из лёгких пород деревьев), связывают их друг с другом канатами, и поверх них устраивают прочный настил. С поверхности этого настила не должны выступать плохо закреплённые доски и гвозди, когда понтон неизбежно будет прогибаться под тяжестью проезжающих по нему тяжёлых грузовиков. Для противодействия течению используют якоря, а на мелководье — бревенчатые упоры в дно.

Свайные мосты

При строительстве свайных мостов в старину часто использовали древесину. Поскольку глубины водных преград и толщина ила на дне бывают достаточно большими, обычные брёвна для свай наращивали, последовательно соединяя стык в стык с помощью патрубков и хомутов несколько брёвен. Помимо вертикально вбитых, некоторые сваи погружались в речное дно с наклоном, придавая всей конструкции моста больше жёсткости. Для противостояния напору разрушительного весеннего ледохода, мосты располагали сразу после резкого поворота реки в узких местах, чтобы огромные льдины, набравшие по течению опасную скорость, по инерции ударялись, разбивались или упирались, в один из берегов, а не в деревянный мост. Сваи под опоры моста вбивались не одиночными, а по группам, пространство внутри которых заполнялось тяжёлыми камнями, образующими поперёк реки ряд островов, по форме заострённых против течения реки. Расстояния между этими островами-опорами моста должно быть не меньше 25-35 метров на реках, где производился молевой сплав древесины, или где часто весеннее половодье подмывает и уносит в реку деревья. В этом случае, чтобы выдержать на себе проезд тяжёлых автомобилей-грузовиков, длинный пролёт приходится сооружать более сложным и массивным.

В настоящее время вместо деревянных свай, используются различные виды стальных, железобетонных, асбестобетонных и пластиковых свай. Эти сваи могут либо вбиваться, как и прежде, либо погружаться в заранее пробуренные отверстия, либо вкручиваться (винтовые сваи) в дно реки. Под водой на эти сваи опирается железобетонный, в виде большого утюга, ростверк, который призван сопротивляться натиску ледохода и служить фундаментом опоры моста.

Ряжевые мосты

Если дно водяной преграды было каменистое (очень твёрдое для деревянных свай), или же наоборот — слишком рыхлое (очень глубокий слой ила, в котором сваи не удерживаются), то, в качестве опоры строящегося моста, на дно реки опускали большой бревенчатый сруб — ряж, который затем заполнялся камнями. Один из четырёх углов ряжа делали более вытянутым, заострённым против течения реки (движения ледохода) и из наиболее прочных (толстых) брёвен. Более того, этот угол защищали от огромного давления льда дополнительными брёвнами, брусьями и досками, а также камнями и металлическими листами.

С распространением в конце XIX века железобетонных технологий, вместо деревянных ряжей на дно водоёмов стали опускать также с заострённой против ледохода формой металлические кессоны, внутри которых изготавливают каркас из стальной арматуры и бетонируют.

Через горную реку

Бурные горные реки обычно неширокие. Чтобы избежать опасных камнепадов, лавин и селей (угрожающих как самому мосту, так и расходящимся от моста дорогам) сначала производят взрывные работы. Затем бульдозером разгребают завалы, пододвигая крупные валуны к месту сооружения опор будущего моста. Некоторые камни распиливаются и обтёсываются перед тем, как из них подъёмный кран соорудит возвышение под основание опоры. Для большей надёжности, в оставшееся пространство между этих камней заливается бетон. Поверх обеих забетонированных каменных глыб в фундаментах опор моста, сооружается единый каркас из стальной арматуры в виде изогнутого полукругом арочного свода, который также бетонируется. Для сооружения этого каркаса и облегающей его опалубки, предотвращающей вытекание наружу жидкого бетона при его заливке, пристраиваются временные строительные леса, которые потом разбираются.

Подвесные мосты

Основная статья: Висячий мост

Первые подвесные мосты из лиан появились в джунглях. В Индии до XXI века из воздушных корней каучуконосного фикуса народами кхаси и джантийа выращиваются живые корневые мосты. Однако, для удобства пешеходов используют более современные материалы. Автомобилям же, а тем более железнодорожным составам, висячие мосты требуются без упрощения конструкции.

Реконструкция мостов

Основная статья: Реконструкция мостов

См. также

• Дорожное строительство