Новые технические решения железнодорожных эстакад для транспортных объектов олимпиады в городе Сочи

Мировой опыт проведения олимпиад, чемпионатов мира и Европы, других массовых мероприятий свидетельствует: без рельсового транспорта обеспечить быструю и безопасную доставку участников к месту проведения соревнований и в жилые зоны невозможно.

Для Зимней Олимпиады 2014 года ОАО «РЖД» строит 2 больших инфраструктурных объекта.

Первый – это железнодорожная линия, которая соединит АВК «Сочи» и железнодорожную станцию Адлер, длиной 2.7 километров. На ней ОАО «Трансмост» запроектировано 3 эстакады (общей длиной около 800 метров), мост через реку Большая Хирота и насыпь в подпорных стенах.

Второй объект – железнодорожная линия от станции Адлер до горнолыжного курорта «Альпика-сервис». На этом объекте запроектирован двухпутный мост длиной 360 метров через р. Мзымту и 3400 метров однопутных путепроводов и эстакад.

Основные трудности с которыми пришлось столкнуться проектировщикам:

• сейсмичность района строительства составляет 9 баллов; 
• расположение в сложных условиях плана и профиля: продольные уклоны до 40 промилле, кривые в плане минимальными радиусами 300 метров;
• стесненные условия строительства: городская застройка, горная местность, пересечение важнейших для региона магистралей (как федеральных автомобильных трасс, так и железнодорожных линий);
• строгие архитектурные требования.

Указанные особенности проектирования предопределили выбор варианта пролетных строений – неразрезные, из монолитного предварительно напряженного железобетона. Они наиболее эффективны при практически любых сочетаниях плана и продольного профиля, в частности за счет применения встроенных ригелей, что значительно экономит строительную высоту пролетных строений. Эстакады разбиты на плети длинами, преимущественно 75–100 метров. Это позволило избежать устройства уравнительных приборов. Величины пролетов, как правило, составляют 24–28 метров. В поперечном сечении пролетное строение плитно-ребристое, состоящее из двух балок высотой 1,4–1,6 метра. Особенностью конструкции пролётного строения является отсутствие вутов. Упрощение опалубочного очертания конструкции приводит к уменьшению количества обычной арматуры, уменьшению трудоёмкости арматурных работ, упрощению и удешевлению самой опалубки.

В качестве высокопрочной арматуры в проекте приняты витые семипроволочные пряди, размещаемые в металлических каналообразователях (по 19 канатов в каждом). В соответствии с расчётом, предусмотрено два типа напрягаемых армоэлементов: прямолинейные, устанавливаемые в сечении главных балок параллельно верхней и нижней граням, и полигональные, устанавливаемые по всему сечению балки.

Для бетонирования пролетных строений используются две технологии: бетонирование на сплошных сборно-разборных подмостях в инвентарной опалубке (как правило, за один прием бетонируется вся плеть) и цикличная продольная надвижка пролетных строений (когда на стапеле последовательно бетонируются секции длинами до 35 метров, которые выдвигаются в пролет с помощью гидравлических домкратов, освобождая стапель для последующей секции; на заключительном этапе масса перемещаемого пролетного строения достигает 6000 тонн).

На одном из участков трасса железной дороги ст. Адлер – АВК «Сочи» расположена в «коридоре» между Федеральной трассой М-27 Джубга – Сочи и железнодорожными линиями. На этом участке была запроектирована конструкция тонкостенных подпорных стен консольного типа, фундаментные плиты которых объединены в единую плиту. Для повышения архитектурных качеств участка лицевой поверхности подпорных стен придана фактура природного камня с помощью структурных матриц. По длине подпорная стена разделена на 10 секций температурно-усадочными (деформационными) швами по всей высоте, включая фундаментную плиту. Конструкция температурно-усадочных швов представляет из себя зазор шириной 30 миллиметров, заполненный листовым пеноплексом с тремя шпонками. Шпонки устанавливаются в опалубку до бетонирования секции подпорной стенки и привязываются к арматурному каркасу проволокой и специальными установочными элементами.

На контактирующей с грунтом засыпки поверхности подпорных стен предусматривается гидроизоляция мембранного типа из ПВХ. Полотна мембраны привариваются к закладываемым после бетонирования основных несущих конструкций ронделям. В зоне температурно-усадочных швов приварка мембраны осуществляется к внешней шпонке для деформационных швов с полосой для подваривания гидроизоляционных мембран. По верху подпорной стены в защитный слой бетона также устанавливается шпонка для фиксации геомембран, к которой производится приварка полотнища гидроизоляции.

Водоотвод осуществляется традиционным для подпорных стен способом. Фундаментная плита засыпается грунтом засыпки до отметок, превышающих на 0,5 метра отметки дна пристенного кювета, расположенного с внешней стороны стен. Поверхность грунта засыпки планируется с уклоном 0,05 к внутренней грани подпорной стены. На спланированной поверхности укладывается слой жирной глины толщиной 0,2 метра, являющийся основанием дренажа. На основание укладывается дренаж – слой щебня толщиной 0,3 метра. У стены устраивается дренажная призма с обратным фильтром из дорнита (для предотвращения инфильтрации грунта насыпи). Пристеночный дренаж состоит из слоя щебня толщиной 300 миллиметров. Для отвода дренажных вод из земляного полотна в теле подпорной стены предусмотрены трубки.

Конструкция сопряжения моста с насыпью представляет из себя участок переменной жёсткости с заменой верхней части грунта земляного полотна щебнем. послойно армированным георешётками. Толщина слоя щебня в составляет 0.3 метра в начале участка, увеличиваясь до 1 метра у шкафной стенки устоев. Длина переходного участка на земляном полотне 15 метров. Для исключения боковых деформаций в щебне и восприятия возникающих в нём растягивающих усилий, он армируется слоями георешёток с шагом между ними по толщине 0,2 метра. Верхний слой георешётки заводится на балластную призму моста на 3 метра.

Зазор между шкафной стенкой устоя и пролётным строением (равно как и зазоры между пролетными строениями) перекрывается деформационным швом перекрывающего типа индивидуальной проектировки. Деформационный шов представляет собой две параллельно расположенные металлические балки прямоугольного сечения, устанавливаемые на конструкции пролётных строений и опор, являющиеся обрамлением деформационного зазора. Водонепроницаемость деформационного шва обеспечивается заделкой в продольные балки резинового профиля, закрепляемого в них с помощью стыка типа «ласточкин хвост». Для защиты конструкций деформационного шва от попадания щебня и для поддержания щебеночной призмы используется металлический лист, закрепленный болтами к одной из балок и имеющий свободное опирание на другой. Металлический лист оклеен листовой резиной, защищающей антикоррозийное покрытие от истирания.

Отдельной задачей являлась защита сооружений от сейсмических воздействий. Для ее решения применяются в комплексе системы сейсмогашения и сейсмоизоляции. Для сейсмозащиты используется трёхуровневая система:

• первый уровень (сейсмогашение) – работа системы в упругой стадии с регулируемой жесткостью элементов. В этих целях неподвижные узлы опирания пролетных строений выполнены из двух элементов: продольно подвижных опорных частей, воспринимающих только поперечные горизонтальные нагрузки и стержневого амортизатора, воспринимающего продольные горизонтальные нагрузки. Стержневой амортизатор представляет из себя две горизонтальные металлические плиты, между которыми располагаются вертикальные металлические стержни, жестко заделанные в нижнюю плиту, которая в свою очередь заделывается в опоре. Верхняя плита, к которой стержний прикреплены шарнирно, соединена с пролётным строением. Необходимая для конкретных условий жесткость амортизатора достигается обоснованным расчётом подбором марки стали, диаметра и длины вертикальных стержней.
• второй уровень (сейсмоизоляция) обеспечивают фрикционно-подвижные соединения (ФПС), представляющие собой болтовые соединения на высокопрочных болтах с овальными отверстиями, допускающими подвижки в соединении при экстремальных нагрузках. ФПС располагается в уровне крепления верхней плиты амортизатора к пролетному строению.
• третий уровень (сейсмогашение) обеспечивается при помощи вязкоупругих демпферов, устанавливаемых параллельно элементам, воспринимающим горизонтальную нагрузку, что приводит с снижению нагрузок, приходящихся на амортизатор при его работе в упругой стадии и уменьшению смещений в ФПС. Конструкция демпфера состоит из корпуса заполненного рабочей вязкой жидкостью, а также поршня и сердечника, погружённых в жидкость. Между корпусом и поршнем установлены тонкостенные цилиндры, которые свободно опираются на дно корпуса и не связаны между собой. Сердечник помещён внутри поршня с зазором относительно поршня. Фланец корпуса крепится к опоре эстакады, фланец поршня – к пролётному строению. Высоковязкая рабочая жидкость нетоксична, огнеупорна, устойчива к радиоактивным веществам, биологически инертна, не способствует коррозии и сохраняет рабочие характеристики в диапазоне температур –50 0С…+200 0С. Тонкостенные цилиндры предназначены для возможности регулирования демпфирующей способности демпфера.

По состоянию на сентябрь строительно-монтажные работы по сооружениям, запроектированным ОАО «Трансмост», выполнены на 70 процентов.