Класификация на мостовете
Мостовете са съоръжения, прехвърлящи транспортни комуникации над естествени или изкуствени препятствия – реки, дерета, долини, пътища. Класифицират се по много критерии. По конструктивна система: греди, арки, рамки, коси кабели (cable-stayed), висящи (suspension), ферми. По материал: стоманобетон, стомана, комбинирани. По предназначение: пътни, железопътни, пешеходни, акведукти. По дължина на отвора: малки (до 12 м), средни (12–100 м), големи (100–500 м), много големи (над 500 м – световни рекорди).
Фундирането – критичната задача
Фундирането на мостове е едно от най-отговорните геотехнически задачи. Мостовите опори предават огромни вертикални и хоризонтални натоварвания (от трафик, от вятър, от сеизмика) към почвата или скалата. Неправилното фундиране е причина за катастрофалното срутване на мостове – един от най-драматичните видове строителна авария.
Основните фактори при избор на тип фундамент за мост са: геоложки условия (скала, меки почви, насипи), нивото и агресивността на водата, хоризонталните натоварвания и изискванията за ограничено слягане (мостовете са чувствителни към неравномерно слягане, което предизвиква допълнителни моменти в конструкцията).
Пилотни фундаменти за мостове
Пилотите са стандартното решение при мостове над водни течения и при меки почвени условия. Мостовите пилоти трябва да поемат не само вертикални натоварвания, но и значителни хоризонтални – от силите на водното течение, от удар на плавателни съдове или ледени маси. Буренените пилоти с голям диаметър (800–2500 мм) са предпочитани при мостово строителство поради добрата им хоризонтална устойчивост.
При строителство над вода пилотите се изпълняват от специализирани баржи или от временни работни платформи (trestle). Изкопът около пилотите (при изграждане на ростверка) се защитава с метални кофердами – временни водонепропускливи ограждения, в които се изпомпва водата и се работи на сухо.
Кесонни фундаменти
При много големи натоварвания и при работа в дълбока вода се прилагат кесони (caissons). Открити кесони са масивни стоманобетонни елементи с отворено дъно, потапяни в почвата чрез изкопаване отдолу и добавяне на тежест отгоре. Пневматичните кесони осигуряват сухо работно пространство под нивото на водата чрез сгъстен въздух – исторически важна технология, сега рядко използвана поради здравните рискове (кесонна болест).
Геотехнически проучвания при мостове
Геотехническото проучване за мост е задълбочено и специфично. То включва: сондажи и изпитвания при всяка опора (минимум 2 сондажа, дълбочина 3–4 пъти диаметъра на фундаментното тяло), специфични изпитвания за носимост и хоризонтална сковаеност на пилотите (lateral load test), оценка на риска от размиване около опорите при висока вода (scour assessment) и при реки – оценка на подводното легло.
Виадукти – мостове над долини
Виадуктите са поредица от мостови отвори, прехвърлящи транспортна комуникация над широка долина или терен с нисък релеф. При магистралното строителство в България виадуктите са повсеместни – Хемус, Люлин, Тракия са наситени с тях. Характерна особеност е голямата височина на опорите (до 80–100 м) и трудните геотехнически условия по планинските склонове. Стоманобетонните виадукти с постепенно изграждане (balanced cantilever method) или с надвижване (incremental launching) са стандарт при пролети 50–120 м.
Изграждане на мостови подходи
Мостовите подходи (насипите, свързващи моста с пътя) са критична зона. При внезапна промяна от стваден фундамент на моста (практически без слягане) към мостовия насип (с очаквано слягане) се получава т.нар. „ударна зона". За нейното омекотяване се прилагат: преходна плоча (transition slab) между моста и насипа, армирана земя в насипа за намаляване на слягането и специални геосинтетични пластове. Лошо изпълнените мостови подходи са причина за опасни „хълмове" на пътя – честа причина за пътнотранспортни произшествия.
Защита на мостовите конструкции
Мостовете са изложени на агресивна среда – влага, сол (при деледен климат), карбонатизация на бетона и корозия на армировката. Защитата включва: висококачествен бетон с ниско водоциментово отношение и достатъчен защитен слой, хидроизолация на моста и дренажна система, антикорозионно покритие на стоманените елементи и периодична поддръжка. Превантивната поддръжка е значително по-евтина от ремонта – правилото „1 EUR поддръжка = 10 EUR ремонт" е особено актуално при мостове.
Мониторинг на мостове
Структурното здраве на мостовете (Structural Health Monitoring – SHM) е нарастваща дисциплина. Сензори за деформация, ускорение, температура и наклон, монтирани на моста, следят поведението в реално време. При екстремни натоварвания (земетресение, тежък транспорт) или при засичане на аномалии системата автоматично уведомява отговорните органи. Дроновите инспекции са все по-широко прилагани за визуална проверка на труднодостъпни части.