Ремонт и поддръжка на стоманобетонни мостове

Съвременните мостови конструкции се проектират за експлоатационен срок от над 100 години. През този период те трябва да запазят експлоатационната си пригодност в достатъчна степен и с адекватна надеждност. Необходимо е отделните елементи да запазят проектните си качества, а параметрите на конструкцията да съответстват на действащите изисквания. За да отговарят мостовите съоръжения на тези условия е необходимо да бъдат полагани непрекъснати грижи, които включват ремонта и поддръжката им.

Поддържането на мостовете се изразява в периодично осъществяване на поредица от превантивни дейности за осигуряване на безпроблемната им експлоатация, като отстраняване на отпадъци и замърсявания от пътната настилка, почистване на отводнителните съоръжения и фугите, нанасяне на антикорозионни покрития или текущи ремонтни работи за отстраняване на малки дефекти и повреди.

Дефекти се наричат недостатъци, резултат от некачествено проектиране или изпълнение, които се проявяват по време на експлоатация. Те не влияят пряко на дълготрайността и безопасното функциониране на съоръжението, но могат да ги влошат, ако не се отстранят навреме.

Повредите са недостатъци, които също могат да бъдат причинени от некачествено проектиране или строителство, но най-често са породени от непредвидени обстоятелства по време на експлоатация на съоръжението, като аварийни ситуации, от липса на редовно поддържане, некачествени или ненавреме изпълнени ремонтни работи.

Въздействия върху стоманобетонните мостове
Мостове се изграждат на места, където е налице пресичане с други инфраструктурни обекти и мрежи или топографските условия и релеф изискват проектирането им. Тежките условия на експлоатация на този вид съоръжения определят и високите изисквания към поддръжката им за запазване на надеждността и функционалността им за дълъг период от време. Въздействията, на които са подложени мостовете през експлоатационния си период, са многобройни.

В България по-голямата част от мостовите съоръжения са стоманобетонни. Най-честата причина за възникване на повреди при този вид мостове е действието на агресивни води, които в комбинация с високо съдържание на хлориди предизвикват корозия не само на бетона, но и на армировката. При повечето от съществуващите мостове в страната ни този проблем е пряко свързан с нарушено или напълно липсващо отводняване. То може да се изразява в запушени и повредени отводнители, в липсата на удължителни тръби за отвеждане на повърхностните води и в наличието на повредени фуги. Твърде късите или изобщо липсващи удължителни тръби позволяват водите, които се улавят от отводнителите, да се стичат по елементите от долното строене – ригели и стълбове и по крайните части на връхната конструкция – главни греди при гредови мостове например. Наличието на корозирали фуги е друго слабо място, което пропуска водите. При много съоръжения тези недостатъци са станали причина за тежко компрометиране на конструктивните елементи, напълно разрушаване на бетонното покритие и силна корозия на армировката с достигане до предаварийно състояние на конструкцията. Решение на този проблем би бил навременният ремонт или подмяна на фугите, почистване и подмяна на отводнителните устройства, подмяна на удължителните тръби с нови и достатъчно дълги такива. Добро решение е и обединяването на отводнителите в обща колекторна система, заустена на подходящо място, така че да не се допуска обливането на нито един елемент с повърхностни води.

Друго въздействие, което допълнително допринася за корозия на бетона, е увеличеното съдържание на въглероден двуокис, отделян от превозните средства, движещи се по съоръженията. Процесът на взаимодействие на въглеродния двуокис с бетона се нарича карбонизация. В резултат се намаляват сеченията и носимоспособността на елементите, редуцира се защитното покритие на армировъчната стомана, като по този начин се създават условия за корозията й.

Големите температурни амплитуди, на които са подложени ежедневно мостовите конструкции, поради местоположението им, пораждат допълнителни усилия в елементите. Тези усилия, заедно с вътрешните напрежения, породени от циклите на замръзване и размразяване, водят до образуването на пукнатини, които от своя страна благоприятстват проникването на вода.

Непрекъснато увеличаващият се трафик на тежки товари, наред с умората на материала и въздействията от земетръс или удари от превозни средства, могат да доведат до сериозни повреди на конструкциите, до аварийни състояния или да намалят носимоспособността им.

По елементите, които при експлоатацията на дадено съоръжение са потопени във вода – фундаменти или стълбове, повредите възникват вследствие разрушителното действие на течащата вода и носените от нея частици. В отделни случаи може да се достигне до подравяне на мостовите устои и авариране на цялото съоръжение.

Технически прегледи на мостовите конструкции
От голямо значение за правилната поддръжка на мостовете и за определяне вида и обема на ремонтните работи е наблюдението, регистрацията и изготвянето на оценка за състоянието на отделните елементи. За целта е необходимо да се извършват редовни технически прегледи.

Текущи огледи
Осъществяват се в зависимост от състоянието на дадена конструкция между 2 и 4 пъти годишно и задължително след преминаване на високи води, при удари от превозни средства и след земетресения. Цел на текущия оглед е проверката за наличие на повреди по функционалните елементи на моста, застрашаващи безопасността на движение – например повреди по ограничителните системи и предпазните парапети, повреди по връхната конструкция, по различни инженерни мрежи и инсталации, разположени по съоръжението, проверка за повреди по долното строене. Текущите огледи служат за планиране на ремонтните работи, част от текущата поддръжка или планиране на специални обследвания, при необходимост.

Годишни прегледи
Трябва да се провеждат веднъж годишно от специалисти по мостове. При този вид прегледи, освен дейностите по текущите огледи, се прави и описание на констатираните недостатъци и причините, довели до появата им. Прави се числена оценка за състоянието на съоръжението, посредством утвърдена методика. Определя се необходимостта от извършване на специални обследвания, вида и обхвата им. Дават се насоки за вида и обема на ремонтните работи.

Основни прегледи
Провеждат се веднъж на 10 години. Те се осъществяват от висококвалифицирани специалисти с помощта на специални уреди и инструменти за измерване на различни показатели. Дава се определение за вида на всички повреди и дефекти, както и прогноза за развитието им при бъдещата експлоатация. Определят се, освен видът, също обемът и времето за осъществяване на необходимите ремонтни дейности. При необходимост се определя видът на налагащи се реконструкции.

Специални обследвания
Провеждат се единствено при необходимост. Те се осъществяват с конкретна цел и с помощта на специализирано техническо оборудване и инструменти за изследване и изпитване на елементите. Прилагат се безразрушителни методи за определяне на различни характеристики на конструкцията. Резултатите се обработват под формата на експертиза, която служи за основа на проектиране на ремонта или реконструкцията.

Различните огледи служат за определяне вида, съдържанието и обема на отделните видове ремонт.

Текущ ремонт
Включва локални ремонтни дейности – премахване на повреди по неконструктивни елементи, ремонт на настилки, отводнителни системи и фуги, ограничителни системи. Осъществяват се малки по обем и сложност ремонти по конструктивните елементи.

Основен ремонт
Извършва се при необходимост от подмяна на настилката заедно с хидроизолацията, ремонт на тротоарни блокове и подмяна на ограничителните системи. Ремонтите по конструктивните части са в по-голям обем и сложност.

Капитален ремонт
Включва дейностите по основен ремонт, но може да включва по-големи по обем и сложност работи с подмяна на цели елементи, ремонт или подмяна на лагери, по-сложни реконструкции.

Авариен ремонт
Налага се след настъпване на аварийно състояние на дадена конструкция, породено от неочаквани събития с тежки последствия - земетресения, преминаване на катастрофални води, сериозни пътнотранспортни произшествия.

Видове повреди и способи за ремонт
Първата група повреди по стоманобетонните мостове, на която се обръща внимание при извършването на оглед, са повредите по функционалните части на мостовете. Те не застрашават сериозно носимоспособността на съоръженията, но ако не се отсранят своевременно, биха могли да допринесат за намаляването й. Същевременно са сериозна заплаха за сигурността и безопасността на движение. Важно е при определяне на повредите да се направи анализ на възможните причини, с оглед определяне на подходящи методи за отстраняването им и постигане на ефективен ремонт.

Повредите по пътната настилка се изразяват основно в нарушения на равността. Наличието на пукнатини – надлъжни, напречни или мрежовидни, се дължи на понижени качества на бетона в съчетание с неспазване на технологията на полагане. Пукнатините могат да бъдат запълнени с горещ битум или други подходящи смеси. По-сериозни нарушения на равността – коловози, дупки и пропадания, освен от гореизброените причини, могат да се появят и в резултат на компрометиране или недобро уплътняване на долните пластове от пътната настилка. В тези случаи настилката се премахва, без да се отстранява хидроизолацията и се полага нова, единствено в необходимите участъци.

Проблемите при тротоарите – пукнатини и разрушения, се дължат на влагането на некачествени бетони или такива с недостатъчен клас по водонепропускливост и/или мразоустойчивост. Дълготрайността на тротоарните блокове намалява от недобро отводняване и използване на антиобледенителни средства. Ремонтът се състои в разкъртване на повредения бетон, без разрушаване на армировката и изпълнение на нов тротоарен блок.

Ограничителните системи – предпазни огради и парапети, са застрашени от корозия и удари от превозни средства, които ги деформират или разрушават в отделни участъци. При необходимост, повредените части се ремонтират или подменят.

Отводнителната система на мостовете трябва да бъде редовно поддържана. Ако това условие не е налице, отводнителите бързо се запушват, може да се наруши и хидроизолацията около тях. Компрометирането на хидроизолацията или на връзката между отводнителя и връхната конструкция може да се дължи и на недобро изпълнение. Ремонтите в тези случаи обикновено са частични, с локално разбиване, подмяна на отводнителя и възстановяване на връзката с плочата.

Дилатационните фуги обикновено също се повреждат от некачествено поддържане, като се нарушава водоплътността, а впоследствие и функционалността им. Най–често се късат гумените профили или се появяват повреди по металните части.

Втората и основна група повреди са тези по конструктивните елементи. Най-често се наблюдава нарушение на бетонното покритие на армировката, което може да се дължи на некачествено изпълнение, на корозия на бетона или армировката, на удари или намокряне от повърхностни води. В тези случаи за възстановяване на сеченията първо се разкъртва повреденият бетон и се почиства армировката, ако е необходимо. Повърхностите се почистват и награпяват, след което се изпълнява торкрет бетон или обикновено бетониране. При по-леки случаи се изпълнява замазкa.

Пукнатини могат да бъдат наблюдавани по всички конструктивни елементи. Сред причините за появата им са съсъхване на бетона, поради недобри грижи в ранна възраст, некачествено проектиране или изпълнение, увеличение на натоварванията, умора на материала. Пукнатини по долното строене могат да се появят в резултат и на сеизмични въздействия или поддаване на опорите. Когато е възможно, причините за появата на пукнатини трябва да бъдат отстранени. Вече появилите се пукнатини се запълват с подходящи смеси чрез инжектиране.

Причините за появата на големи деформации могат да бъдат пропуски във фазата на проектиране, влагане на некачествени материали, голямо увеличение на натоварването. Възможно решение в такива случаи е цялостна или частична подмяна на компрометираните елементи.

Ремонтът и поддръжката на стоманобетонните мостови конструкции са важни условия за запазване на проектните им характеристики за възможно по-дълъг срок. Подмяната на цели елементи, реконструкцията или изграждането на напълно нови съоръжения, са скъпоструващи мероприятия, които в много случаи могат да бъдат избегнати при правилна и навременна поддръжка. Добро решение е още във фаза проектиране да бъдат предвидени специални мероприятия за защита на бетонните повърхности, чрез използване на специални добавки към бетона или обмазване с покрития за защита от проникване на вода, хлориди и въглероден диоксид. Покритията предпазват също от вредното въздействие на ултравиолетовите лъчи и придават на бетона устойчивост на цикли на замразяване и размразяване. Съвременните системи за защита на елементите могат да бъдат приложени върху всички конструктивни елементи, те имат определен експлоатационен срок, с което увеличават дълготрайността на мостовите конструкции и допринасят за намаляване на разходите за ремонт и поддръжка.