Выполнение задач снижения стоимости и сокращения сроков строительства, поставленных решениями Коммунистической партии и Советского правительства, возможно лишь при решительном внедрении новых индустриальных конструкций, предусматривающем широкое применение сборного железобетона заводского и полигонного изготовления, механизацию основных строительных операций и полное использование прочностных свойств материалов сооружения.
Отечественная и зарубежная практика мостостроения послевоенного периода дала ряд интересных решений в области индустриализации строительства больших мостов. Особенно это относится к конструкциям пролетных строений, где в настоящее время все более широкое применение находят сборный и предварительно напряженный железобетон, оригинальные методы монтажа, инвентарное оборудование и механизмы и т. п.
Немалые успехи достигнуты и в фундаментостроении.
В течение последних 10—15 лет в практике отечественного мостостроения вместо кессонных фундаментов применяют свайные фундаменты глубокого заложения преимущественно с использованием металлических труб, заполняемых бетоном.
С применением металлических свай были построены фундаменты опор мостов через реки Волгу, Днепр, Днестр, Лиелуппе и др.
Однако применение металлических свай большой длины в фундаментах мостовых опор, создавая несомненные преимущества в отношении сроков выполнения, стоимости и трудоемкости сравнительно с кессонными фундаментами, требует больших затрат металла. Поэтому мостостроители в последние годы стремятся изыскать возможности для применения железобетонных свай и в фундаментах глубокого заложения.
В послевоенный период было построено несколько мостов с применением в фундаментах железобетонных свай-оболочек диаметром 0,8—0,9 м. В частности, такие фундаменты были применены на мостах через реки Усу и Клязьму, где железобетонные оболочки погружались на глубину до 10—15 м в грунт с помощью вибропогружателей ВП-1 с последующим заполнением внутренней полости оболочек бетоном.
Большая творческая работа по созданию и практическому освоению индустриальных конструкций фундаментов (из железобетонных оболочек) была проделана за последние несколько лет в Китайской Народной Республике советскими и китайскими мостостроителями. Применение оболочек позволило полностью отказаться от кессонных фундаментов, в широких масштабах применить сборный железобетон при сооружении фундаментов, значительно сократить сроки строительства опор больших мостов и снизить стоимость возведения фундаментов.
Разработки по применению оболочек были проведены во время строительства моста через реку Янцзы, причем значительная часть их была осуществлена при постройке этого уникального сооружения.
История возведения моста через одну из величайших рек мира Янцзы имеет почти 50-летнюю давность.
Различными китайскими и иностранными фирмами делались неоднократные попытки строительства этого мостового перехода, однако дальше предварительных изысканий и проектных обследований дело не шло. Слишком велика была техническая сложность этого сооружения и чрезвычайно трудны были местные гидрогеологические условия.
Лишь после образования Китайской Народной Республики, с технической и материальной помощью Советского Союза, китайский народ осуществил свою давнишнюю мечту. В рекордно короткий срок был закончен строительством двухъярусный мост через р. Янцзы под совмещенное железнодорожное, автогужевое и пешеходное движение, в результате чего транспортные коммуникации северных и южных районов страны отныне объединены в единую транспортную систему.
Строительство этого моста явилось большим вкладом в технику мирового мостостроения не только вследствие уникальности самого инженерного сооружения, но и благодаря главным образом применению впервые в мостостроительной практике новой конструкции фундаментов речных опор.
По предложению советских специалистов на строительстве этого моста была разработана, опробована в опытном порядке и применена при сооружении речных опор новая конструкция сборно-столбчатых фундаментов.
Применение сборно-столбчатых фундаментов на мосту через р. Янцзы позволило выполнить работы по сооружению фундаментов всех речных опор за один год, что в свою очередь обеспечило полное окончание строительства моста на 2 года ранее установленного срока. При этом на постройке опор была достигнута экономия средств в размере 40% по сравнению с первоначально принятым вариантом кессонных фундаментов.
Экономичность новой конструкции фундаментов по сравнению с применявшимися до сих пор конструкциями (массивные спускные колодцы, кессоны, металлические трубчатые сваи) складывается из экономии за счет значительного повышения использования несущей способности материалов фундаментов и соответствующего уменьшения расхода их, применения новой технологии производства работ, а также за счет значительного сокращения срока строительства.
Сокращение срока постройки фундаментов новой конструкции было достигнуто благодаря применению сборного железобетона индустриального изготовления, внедрению вновь созданных типов оборудования и успешному освоению новой технологии сооружения фундаментов.
Следует отметить, что в настоящее время столбчатые фундаменты нашли практическое применение в мостостроении.
При сооружении моста через р. Янцзы и восьми других больших мостов в КНР коллективом китайских и советских мостостроителей были предложены и практически освоены:
свайные ростверки на сборных железобетонных центрифугированных сваях; столбчатые фундаменты;
сборные железобетонные опускные колодцы понудительного погружения;
сборный железобетонный трубчатый шпунт.
Свайные ростверки на сборных железобетонных центрифугированных сваях с монтажными фланцево-болтовыми стыками нашли в настоящее время в Китайской Народной Республике очень широкое распространение как в мостостроении, так и в гидротехническом, промышленном и портовом строительстве.
Сборные железобетонные сваи (висячие и с камуфлетным уширением) применялись длиной до 60 м. За последние несколько лет одним лишь заводом было изготовлено около 250 тыс. пог. м сборных железобетонных свай, что дало экономию металла сравнительно с металлическими сваями около 20 тыс. т.
Сборные железобетонные опускные колодцы понудительного погружения в настоящее время приняты для практического осуществления. Они состоят из тонкостенных железобетонных оболочек диаметром до 5—6 м, изготовляемых в виде отдельных секций с монтажными фланцево-болтовыми стыками и погружаемых на глубину до 30—40 м с помощью мощных вибропогружателей. В Китайской Народной Республике с использованием опускных колодцев понудительного погружения заканчивается строительство нескольких больших мостов, в том числе таких, как двухпутные мосты через р. Чжанхэ длиной 700 м и через р. Хуанхэ длиной 3 км.
В Советском Союзе этот тип фундамента применен в проектах мостов через реки Волгу, Северную Двину, Дон, Урал и др.
Сборный железобетонный трубчатый шпунт, представляющий собой тонкостенную железобетонную оболочку диаметром 1—3 м, снабженную железобетонными или металлическими замками кулачкового типа, погружается в любые грунты с помощью вибропогружателей с последующим разбуриванием скального основания и заполнением армированным бетоном. Шпунтовая стенка из железобетонных оболочек является надежным водо- и грунтозащитным
устройством капитального типа и может быть с успехом применена для создания надежных диафрагм земляных плотин, в качестве основной части конструкции капитальных плотин высокого напора, при сооружении морских и речных набережных, причалов и т. д.
Необходимость погружения сборных железобетонных оболочек, имеющих большой диаметр и вес, потребовала создания новых вибрационных машин типа ВП-4 с возмущающей силой 90 т: типа ВП-5 с возмущающей силой 120 т; типа ВП-УА, одиночного и синхронного действия с возмущающей силой от 100 до 640 т; типа ВП-УБ с возмущающей силой 120—416 т.
В настоящее время эти вибропогружатели успешно применяются при строительстве больших мостов
Как показала практика применения столбчатых фундаментов и сборных железобетонных опускных колодцев понудительного погружения, на сроки и стоимость работ большое влияние оказывает способ извлечения грунта из оболочек при их погружении. Для этой цели на строительстве моста через р. Янцзы были разработаны оригинальные конструкции эрлифтов, гидроэлеваторов, гидрожелонок и грейферов.
Новые конструкции фундаментов, исключающие необходимость применения вредных по условиям труда и менее эффективных кессонов, были разработаны и освоены за сравнительно короткий срок. Одновременно была выявлена возможность и целесообразность применения этих фундаментов в гидротехническом, портовом, промышленном и горнорудном строительстве.