Мост Ченаб: Строительство самого высокого в мире железнодорожного моста - Строительство и ремонт

Мост Ченаб – это строящийся стальной арочный железнодорожный мост длиной 1315 м в штате Джамму и Кашмир, Индия. Мост является частью проекта железнодорожной линии Джамму-Удхампур-Сринагар-Барамулла (JUSBRL), реализуемого Индийскими железными дорогами. Высота моста через Ченаб составит 359 м. от уровня русла реки, что является самым высоким показателем в мире.

Рельеф этой железнодорожной линии гористый, она пройдет через туннели и мосты, построенные в сложных гималайских геологических условиях. Переход через реку Ченаб – одна из самых сложных частей проекта.

Мост состоит из подъездного моста длиной 530 м и арочного моста длиной 785 м. Главная арка имеет пролет 467 м, что делает ее одной из самых длинных арок в мире и самой длинной аркой для железнодорожного сообщения. Ширина настила составит 13,5 м, и по завершении строительства мост будет включать два пути.

Мост Ченаб
Image Courtesy: Tekla

В этой статье описаны основные компоненты моста Ченаб, геотехнические детали его строительства и методология строительства.

3. Проектирование фундамента и откосов

4. Меры по стабилизации склонов

5. Методология и последовательность строительства

5.1 Последовательность строительства арки

Вопросы и ответы

1. Компоненты моста Ченаб

Мост Ченаб состоит из одной арки длиной 467 м над рекой Ченаб и будет иметь две железнодорожные линии. Его настил будет непрерывным над опорами с деформационными швами на опорах S10, S70 и S180.

Структурный план моста через Ченаб

Предлагаемый железнодорожный мост состоит из 18 опор, упирающихся в землю, из которых четыре опоры упираются в левую опору, а остальные 14 опор – в правую опору. Ширина реки на уровне русла (RL 492 м) составляет около 150 м, а железнодорожный путь на мосту будет проходить на RL 854,517 м.

2. Геология участка

Гималаи полны геологических сюрпризов: разломы, складки, сдвиговые зоны и т.д. присутствуют в результате продолжающейся тектонической деятельности в регионе. Поэтому геология Гималаев должна быть изучена до строительства любого крупного сооружения в этом месте. Геология на месте строительства моста через Ченаб описана ниже:

Участок состоит из шиваликов и дотретичных пород.

Основной подтип пород включает в себя доломит и известняк.

Некоторые места расположения пирсов состоят из кварцита и сланцевых пород.

В обоих причалах нет значительных сдвиговых зон или полостей.

Верхние слои пород на причалах сильно трещиноваты и представляют собой блочную массу. Однако нижние слои пород стабильны и достаточно прочны для хорошего фундамента.

Обе опоры имеют складчатые швы с двумя наборами субвертикальных швов.

Расстояние между швами чрезвычайно мало.

Стыки нерегулярные и очень грубые, без или с незначительным заполнением.

Скальный массив сухой и сильно сцепленный.

2.1 Свойства горной массы и стыков горных пород

Предварительный анализ горной массы может быть проведен путем определения различных индексов горной массы. Такие индексы характеризуют горную массу по четырем категориям, т.е. хорошая, хорошая, плохая и очень плохая горная порода. Характеристика горной массы участка по различным индексам приведена ниже:

Обозначение качества горной породы (RQD) = 49 (хорошее-плохое).

Рейтинг горной массы (RMR) = 48 (Fair)

Q-индекс = 6,13 (удовлетворительно)

Индекс геологической прочности (GSI) = 43 (справедливо)

Приведенный выше рейтинг показывает, что поведение горной массы является удовлетворительным. Далее было проведено несколько натурных и лабораторных испытаний для определения прочностных и деформационных свойств горной массы. Геотехнические свойства лево- и правобережных опор моста Ченаб приведены ниже в таблице.

Плотность 2,762 гм/куб.смУдельный вес2,81Пористость1,30 %Прочность на сжатие без ограничения (UCS-сухая) 160,50 МПаUCS (насыщенная)160,50 МПаИндекс нагрузки14,12 МПаСкорость звуковой волны 4. 60 км/секМодуль упругости (E) 4,41 x 104 МПаКоэффициент Пуассона 0,22Когезия (c)22,50 МПаУгол трения 58oДир Миллер классификация MC/MBГеотехнические свойства доломита Ченаб
Свойства скальной массы Свойства скальных соединенийКогезия (c) 1,40 МПаКогезия (c)0,80 МПаУгол трения44,42oУгол трения 38oУгол расширения10oУгол остаточного трения30oМодуль упругости 5 x 1010 ПаНормальная жесткость (Kn)4 x 1011 Па/мМодуль сдвига3,8 x 1010 ПаЖесткость сдвига (Ks)3 x 109 Па/мГеотехнические свойства скальной массы и скальных соединений для устоев Ченаба

3. Проектирование фундамента и откосов

В следующих пунктах описывается конструкция фундамента и откосов моста Ченаб:

Уровень грунтовых вод находится далеко от основания фундамента. Однако кратковременные дождевые воды могут создать некоторое гидростатическое давление. Поэтому влияние гидростатического давления было учтено при анализе фундамента.

Помимо обычной комбинации нагрузок, при анализе фундамента учитывался более высокий коэффициент нагрузки для сейсмических сил, поскольку мост находится в сейсмической зоне V.

Для обеспечения устойчивости фундаментов, для всех фундаментов от S-10 до S-70 были вырыты пробные шурфы глубиной 2-3 м для геологического каротажа и проведения испытаний на нагрузку на плиту.

Кроме того, для повышения устойчивости фундаментов S-40 и S-50 были вырыты штольни на 8-10 м ниже уровня фундамента, так как фундаменты S-40 и S-50 являются наиболее критическими фундаментами арки. Весь вес арки будет поддерживаться фундаментом, расположенным в этих местах.

Для каждой опоры с обеих сторон примыканий были сооружены изолированные фундаменты и бетонные постаменты. Стальные опоры были закреплены болтами с помощью опорной плиты над бетонным основанием каждого фундамента.

Для строительства фундамента 18 опор были использованы конструкционные стальные опоры.

Анализ разрушения клина был проведен как на левой, так и на правой опорах. Для этого были использованы программы DIPS и SWEDGE.

Предварительный анализ показал разрушение клина в нижней части левой и правой опор. Таким образом, риск разрушения клина был предотвращен путем выравнивания склонов с 70° до 63°.

Детальный анализ разрушения клина позволил определить необходимое количество анкерных болтов и степень стабилизации.

В местах расположения опор S-50 и S-70 существовала вероятность опрокидывания, поэтому, чтобы избежать этого, уплощение склона было рассмотрено как оптимальное и экономичное решение.

Детали фундамента и откоса левого берега
Детали фундамента и откоса правого берега

4. Меры по стабилизации склона

Все 18 опор были построены на склоне. Опоры служат основанием для строительства настила, а все опоры моста Ченаб расположены на склоне. Поэтому для повышения общей устойчивости склона были приняты следующие меры по стабилизации склона.

После выемки грунта на откосы был нанесен торкрет-бетон толщиной 100 мм, армированный стальной фиброй, в два слоя по 50 мм для обеспечения мгновенной устойчивости.

Далее в скважинах размером 100 мм перпендикулярно склону были установлены минимум три-пять рядов пассивных скальных болтов размером 32 мм и длиной 11 метров. Скальные болты были установлены с шагом 2,5 м.

Кроме того, в месте расположения пирса S-60 в пять рядов были установлены предварительно напряженные стержневые анкеры мощностью 625 KN и длиной 33 м.

Предварительно напряженные тросовые анкеры мощностью 980 KN и длиной 40 м были установлены в пять рядов в месте расположения пирса S-50.

Стабилизированный склон левого берега

Для обеспечения длительного срока службы скальных болтов и скальных анкеров до 120 лет были предприняты следующие меры:

На скальные болты был нанесен раствор ингибитора коррозии.

Кроме того, между породой и болтами был обеспечен минимальный слой цементного раствора 25 мм.

Пласт, окружающий предварительно напряженные каменные анкеры, был зацементирован, чтобы уменьшить проникновение воды через окружающий материал.

Затем предварительно напряженные каменные анкеры были снабжены двойными антикоррозийными листами.

Стабилизированный склон правого берега

5. Методология и последовательность строительства

В следующих пунктах описана методология строительства и последовательность деталей моста через реку Ченаб:

Стальные части моста были изготовлены в мастерских, построенных недалеко от места строительства, из-за отсутствия надлежащего транспорта к месту строительства. Мастерские и покрасочные цеха были организованы по обе стороны долины.

Вблизи площадки не было электричества, а вода, имеющаяся в близлежащих каналах, не подходила для производства бетона. Поэтому электричество было произведено на месте, а для подачи речной воды с дальних гор были приняты меры.

Сначала были начаты работы по устройству фундамента и стабилизации склонов. Всего было построено 18 опор. (Более подробную информацию можно найти в разделе “Проектирование фундамента и откосов”).

Для возведения моста в главном пролете будет использоваться кабельный кран. После окончания строительства кабельный кран останется на площадке, чтобы в дальнейшем использоваться для ремонтных и профилактических работ.

Панели мостового настила будут изготовлены в цехе. Размер панелей ограничен 8 м, так как точки сварки расположены под мостом.

Мост состоит из 25 000 тонн стальных конструкций. Стальные колонны длиной 100 м будут возводиться с помощью кабельного крана, способного выдерживать максимальный вес 34 тонны.

5.1 Последовательность строительства арки

В следующих пунктах описана предлагаемая методология строительства арки моста Ченаб:

Возведение арки будет осуществляться с помощью крана-вышки и кабельного крана.

Процесс начинается с возведения главных опор с помощью кабельного крана. После этого настил поднимается по осям опор S-40 и S-50. (См. Рисунок-1)

Далее на вершине палубы будет установлен деррик-кран. Максимальная грузоподъемность деррик-крана составляет 100 тонн. Назначение крана-вышки – опускать сегменты арки с уровня палубы до фронта возведения арки. (См. Рисунок-6)

Процесс возведения настила и арки будет происходить одновременно. И арка, и настил будут поддерживаться до максимальной длины консолей 48 м.

Когда будет достигнута следующая опора арочного пирса, будут установлены временные тросы для поддержки построенной арки. После этого с помощью кабельных кранов на свободном конце будет построен новый пирс арки.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет построен последний пирс арки.

Вскоре надстройка и арка образуют ферменную балку, консольно выходящую из опорной части арки.

Последний сегмент арки будет построен с помощью кабельного крана. Перед окончательным соединением две половины арки будут отрегулированы с помощью гидравлических домкратов.

Наконец, временные кабели будут удалены, и будут выполнены окончательные соединения.

Процесс строительства арки
Использование буровой вышки и кабельного крана при строительстве арки

Вопросы и ответы

Какова высота моста Ченаб?

Когда мост Ченаб будет построен, он станет мостом с самой большой в мире конструктивной высотой 359 м от уровня русла реки.

Какова стоимость строительства моста Ченаб?

Предполагаемая стоимость строительства моста Ченаб составляет около 12 000 крор. индийских рублей.

Какой самый высокий железнодорожный мост в мире?

После завершения строительства мост Ченаб станет самым высоким железнодорожным мостом в мире. В настоящее время самым высоким железнодорожным мостом в мире является железнодорожный мост Najiehe, расположенный в Китае, высота которого составляет 310 м.

Может ли мост Ченаб выдержать взрыв?

Мост может выдержать взрыв до 40 кг тротила. Даже после взрыва поезд может двигаться со скоростью 30 км в час. Кроме того, такие высокоинтенсивные взрывы не могут повредить ни одну из опор моста.

Какова цель строительства моста через Ченаб?

Индийские железные дороги предложили построить железнодорожную линию между Катрой (район Кашмира) и Казигундом (район Джамму), которая пересекает реку Ченаб. Поэтому было предложено построить мост на этом маршруте, известный как Ченабский мост. Эта железнодорожная ветка соединит Кашмир с Джамму за 6 часов 30 минут.

На какую максимальную скорость ветра рассчитан мост Ченаб?

Мост Ченаб рассчитан на скорость ветра до 260 км в час. Кроме того, на мосту будут установлены датчики для контроля скорости ветра. Как только скорость ветра превысит 90 км в час, сигнал на путях загорится красным, предотвращая движение поезда.

Почему бетон был залит внутрь основного арочного хордового элемента моста Ченаб?

Основные хордовые элементы были заполнены самоуплотняющимся бетоном для повышения общей жесткости и прочности. Таким образом, увеличение жесткости уменьшит прогибы, вызванные живой нагрузкой. Следовательно, это улучшает динамику движения поездов и снижает изгибающие моменты в надстройке, что положительно сказывается на усталостных напряжениях.
Кроме того, для уменьшения смятия стальных пластин и ограничения необходимости использования ребер жесткости внутри элемента.
Другими преимуществами являются повышенная устойчивость к террористическим атакам и превосходная защита от коррозии внутренней поверхности элементов без необходимости повторного окрашивания.

Каковы статические и динамические нагрузки на мостовые краны?

12 видов нагрузок, учитываемых при проектировании мостовых конструкций

Что такое мостовой пирс? Типы мостовых опор

Читайте далее: