Досвід експлуатації та особливості роботи водопропускних споруд із металевих гофрованих конструкцій на автомобільних дорогах

Вступ. Дорожні водопропускні споруди з металевих гофрованих конструкцій
(далі — МГК) незважаючи на понад сторічну історію застосування, в Україні є досить новим видом споруд та набувають широкого застосування в транспортному будівництві як альтернатива традиційним сталевим або бетонним мостовим конструкціям. Загальновідомими перевагами, які виправдовують вибір такого рішення, є в основному короткий термін і відносно низька вартість будівництва, будівництво за умови дотримання відповідного технологічного режиму не викликає особливих проблем. Однак сучасний процес проєктування та будівництва дорожніх водопропускних споруд з МГК є недосконалим та постійно поліпшується. Тому, виникає необхідність в проведенні аналізу умов експлуатації та особливостей роботи дорожніх водопропускних споруд з МГК з визначенням підходів удосконалення проєктування та будівництва для подальшого підвищення довговічності споруди вцілому.

Проблематика. Із літературного аналізу встановлено, що дорожні водопропускні споруди перебувають у складних умовах експлуатації, що спричинює передчасне їх руйнування.

Мета. Полягає в аналізі досвіду експлуатації та особливостей роботи водопропускних споруд із металевих гофрованих конструкцій на автомобільних дорогах зі встановленням заході з підвищення довговічності.

Результати. Проведено аналіз досвіду експлуатації та особливості роботи водопропускних споруд із металевих гофрованих конструкцій на автомобільних дорогах.

Висновки. МГК є одним з раціональних і перспективних видів малих споруд, використання яких вимагає мінімальних транспортних витрат, невеликих витрат матеріалів та трудовитрат на будівельному майданчику. Це забезпечує прискорення темпів будівництва споруд. Будучи гнучкими конструкціями, вони працюють за рахунок сумісної роботи з навколишнім ґрунтом засипання. Це сприяє полегшенню конструкцій і дозволяє їх укладати без фундаментів. Досвід експлуатації та особливості роботи водопропускних споруд із металевих гофрованих конструкцій на автомобільних дорогах свідчить про необхідність розробки і впровадження нових підходів проєктування дорожніх водопропускних споруд з МГК, втому числі, гасників енергії нижнього б'єфу згідно існуючих прогресивних світових підходів, з урахуванням підходів проєктування за Єврокодами; удосконалення підходів з укріплення схилів нижнього та верхнього б'єфів; технологій ремонту існуючих дефектних дорожніх водопропускних споруд з МГК; будівництва та ремонту малих мостів із застосуванням МГК.

1. Коваль П. М., Фаль А. Є., Бабяк І. П., Сітдикова Т. М. Нормативне забезпечення проектування і будівництва споруд з металевих гофрованих конструкцій. Дороги і мости. Київ, 2008. Вип. 8. С. 154–158. URL: http://dorogimosti.org.ua/files/upload/Uz_21.pdf.
2. Damian Beben (2020). Soil-Steel Bridges. Geotechnical, Geological and Earthquake Engineering. Springer Nature Switzerland AG 2020. Р.214. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-34788-8.
3. Онищенко А. М., Гаркуша М. В., Клименко М. І. Аналіз проєктування та будівництва гідротехнічних споруд транспортного будівництва у вигляді водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах. Дороги і мости. 2021. Вип. 24. C. 112–133. DOI: https://doi.org/ 10.36100/ dorogimosti2021.24.112.
4. Лучко Й. Й., Ковальчук В. В. Технічний стан транспортних споруді з металевих гофрованих конструкцій. Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. 2021. Вип. 19. С. 38–50. DOI: https://doi.org/10.15802/bttrp2021/233873.
5. Гаркуша М.В. Вплив пошкоджених гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб на навколишнє середовище. Водопостачання і водовідведення: проектування, будівництво, експлуатація, моніторинг. V міжнародна наукова-технічна конференція, 11-13 жовтня
   2023, Україна, Львів : зб. матер. – Електрон. дан. – Київ: Яроче́нко Я. В., 2023. С. 82–83. DOI https://doi.org/ 10.51500/7826-33-9.  
6. Цинка А. О., Боднар Л. П. Дослідження стану мостових переходів на основі аналітичної експертної системи управління мостами // Дороги і мости. – 2020. Вип. 21. С. 270–281. DOI: .https://doi.org/10.36100/dorogimosti2020.21.270.
7. Arriba-Rodriguez L-d., Villanueva-Balsera J., Ortega-Fernandez F., Rodriguez-Perez F. (2018). Methods to Evaluate Corrosion in Buried Steel Structures: A Review. Metals 8, No. 5: 334. DOI: https://doi.org/ 10.3390/met8050334. 
8. Ferreira, C.A.M., Ponciano, J.A., Vaitsman, D.S., Pérez, V. (2007). Evaluation of the corrosivity of the soil through its chemical composition. Sci. Total Environ. 388, Р. 250–255. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2007.07.062.
9. Shi Y., Yang B., Liaw P.K. (2017). Corrosion-Resistant High-Entropy Alloys: A Review. Metals. 7, 43. DOI: https://doi.org/ 10.3390/met7020043.
10. Koch G., Varney J., Thompson N., Moghissi O., Gould M., Payer J. (2016). International Measures of Prevention, Application, and Economics of Corrosion Technologies Study; National Association of Corrosion Engineers (NACE) International: Houston, TX, USA.
11. Міністерство оборони України. URL: https://www.mil.gov.ua/ministry/struktura-aparatu-ministerstva/militari-media-czentr(military-media-center).html (дата звернення: 04.01.2024).
12. Міністерство оборони України. URL: https://t.me/militarymediacenter/3084 (дата звернення: 04.01.2024).
13. Світличний О.О., Чорний С.Г. Основи ерозієзнавства: Підручник. Суми: ВТД «Університетська книга», 2007. – 266 с.
14. Чорний С. Г. Схилові зрошувальні агроланшафти: ерозія, ґрунтоутворення, раціональне використання. /С. Г. Чорний – Херсон: Борисфен, 1996. – 170 с.
15. Глобальне ґрунтове партнерство (ООН). URL: https://www.fao.org/global-soil-partnership/en/ (дата звернення: 04.01.2024).
16. Глобальне ґрунтове партнерство (ООН). URL: https://www.fao.org/documents/card/en?details= b0e8e5b8-8164-4650-a8ad-b556175f737c (дата звернення: 04.01.2024).
17. Глобальне ґрунтове партнерство (ООН). URL: https://www.fao.org/documents/card/en /c/e60df30b-0269- (дата звернення: 04.01.2024).
18. Генеральна Асамблея ООН, Всесвітня хартія природи. URL: https://www.refworld.org/ docid/3b00f22a10.html (дата звернення: 04.01.2024).
19. Гідравліка: практичний курс із застосуванням Mathcad: підручник / А. М. Онищенко, І. В. Башкевич, М. В. Гаркуша, М. Н. Цивін, С. В. Кожарін. Київ: «Видавництво Людмила», 2022. – 264 с.
20. Ліпіцький Г. О. Застосування гасника енергії при раптовому розширенні русла в нижньому б'єфі малої штучної споруди // Гідравліка: Міжвідомчий республіканський науково-технічний збірник. – К.: Техніка, – 1965. – Вип.1. – С. 194–201.
21. Цивін М. Н. Новий підхід до проблеми гасіння надмірної кінетичної енергії за трубчастими водоскидами. // Гідравліка та гідротехніка: Респ. міжвід. наук. – техн. зб. – 1998. Вип. 59. – С. 85–89.
22. Цивін М. Н. Дослідження експлуатаційних характеристик погашувача енергії активного типу //Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Міжвід. наук.-техн. зб. – 1999. Вип. 57. С. 209–213.
23. Цивін М. Н., Ткаченко Н. І. Оптимальна конструкція кріплення нижнього б'єфу водопропускних споруд систем лиманного зрошення. // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво. Львів, 1988. Вип. 16. С. 38–43.
24. Transportation Research Circular E-C230: Culverts and Soil–Structure Interaction: Fifty Years of Change and a Twenty-Year Projection summarizes the presentations from the TRB 93rd Annual Meeting on January 14, 2014 in Washington, D.C. URL: https://onlinepubs.trb.org/ onlinepubs/circulars/ec230.pdf.
25. Duncan C.R. (1984). Innovated repair of a large failing structural steel plate arch culvert. Transportation Research Record No. 1001, Transportation Research Board, Washington, DC, Р. 98–101. Record URL: http://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1984/1001/1001-015.pdf .
26. Vaslestad J (1989) Long-term behavior of flexible large-span culverts. Transportation
    Research Record, No. 1231, Transportation Research Board, Washington, DC. Р. 14–24. Record URL: http://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1989/1231/1231-002.pdf.
27. Kennedy J. B., Laba J. T. (1984) Suggested improvements in designing soil-steel structures. Transportation Research Record, No. 1231, Transportation Research Board, Washington, DC, Р. 96–104. Record URL: http://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1989/1231/1231-010.pdf.
28. Mohammed H, Kennedy JB, Smith P (2002) Improving the response of soil-metal structures during construction. J Bridg Eng 7(1):6–13. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0702(2002)7:1(6).  
29. Розпорядження Кабінету міністрів України від 07.04.2021 р. № 321-р. Про затвердження плану заходів з реалізації Національної транспортної стратегії України на період до 2030 року. // База даних Законодавство України / Верховна рада України. URL: https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennya-planu-zahodiv-z-realizaciyi-nacionalnoyi-transportnoyi-strategiyi-ukrayini-na-period-do-2030-roku-321-070421 (дата звернення: 02.01.2024).
30. Про заходи щодо збереження автомобільних доріг: Постанова Кабінету міністрів України від 27 червня 2007 р. № 879 // База даних Законодавство України / Верховна рада України. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/879-2007-%D0%BF#n131 (дата звернення: 02.01.2024).
31. Про порядок виконання невідкладних робіт щодо ліквідації наслідків збройної агресії Російської Федерації, пов’язаних із пошкодженням будівель та споруд: Постанова Кабінету міністрів України від 19.04.2022 р. № 473 (чинна в редакції від 27.09.2022 № 1073) // База даних Законодавство України / Верховна рада України. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/473-2022-%D0%BF#Text (дата звернення: 04.01.2023).
32. Про порядок проведення обстеження прийнятих в експлуатацію об’єктів будівництва: Постанова Кабінету міністрів України від 12.04.2017 р. № 257 (чинна в редакції від 05.04.2022 № 423// База даних Законодавство України / Верховна рада України. URL: https://zakon.rada. gov.ua/laws/show/257-2017-п#Text (дата звернення: 04.01.2024).
33. Деякі питання розвитку дорожнього господарства та пунктів пропуску: Постанова
    Кабінету міністрів України від 03 листопада 2023 р. № 1152 // База даних Законодавство України / Верховна рада України. URL: https://www.kmu.gov.ua/npas/deiaki-pytannia-rozvytku-dorozhnoho-hospodarstva-ta-punktiv-s1152-31123 (дата звернення: 02.01.2024).
34. Онищенко А. М., Гаркуша М. В., Клименко М. І. Аналіз технічного стану гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб від впливу корозії. Автомобільні дороги і дорожнє будівництва. Київ, 2022. Вип. 111. С. 164–173. DOI: https://doi.org/10.33744/0365-8171-2022-111-164-173
35. Moore RG, Bedell PR, Moore ID (1995) Design and implementation of repairs to corrugated steel plate culverts. J. Perform. Constr. Facil. 9 (2): P. 103 – 116. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0887-3828(1995)9:2(103).
36. Компанія ARMTEC. URL: https://armtec.com/ (дата звернення: 02.02.2024).
37. Компанія AIL. URL: https://www.ail.ca/ (дата звернення: 02.02.2024).
38. Компанія TUBOSIDER. URL: https://www.tubosider.it/ (дата звернення: 02.02.2024).
39. Компанія ViaCon. URL: https://viacongroup.com/ (дата звернення: 02.02.2024).
40. Компанія THYSSENKRUPP. URL: https://www.thyssenkrupp.com/ (дата звернення: 02.02.2024).
41. Ковальчук В. В. Несуча здатність транспортних споруд із металевих гофрованих конструкцій в умовах експлуатації : дис. ... д-ра техн. наук : 05.23.01 / Ковальчук Віталій Володимирович; Одес. держ. акад. буд-ва та архітектури. – Одеса, 2019. – 320 с.
42. Ковальчук В. В., Коваль П. М., Коваль М. П. Методи обстеження та випробовування
    тунельного шляхопроводу з металевих гофрованих конструкцій на км 228+160 автомобільної дороги Київ–Харків–Довжанський // Дороги і мости. – 2020. – Вип. 21. – С. 250–269. DOI: https://doi.org/10.36100/ dorogimosti2020.21.250.
43. Коваль П. М., Бабяк І. П., Сітдикова Т. М. Нормування при проектуванні і будівництві споруд з металевих гофрованих конструкцій. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. Дніпропетровськ, 2010. № 39. С. 114 – 1
44. Компанія Віакон-Україна. URL: https://www.facebook.com/profile.php?id=100057824222738 (дата звернення: 02.02.2024).
45. Компанія СМАД. URL: https://smad.vin.gov.ua/ (дата звернення: 02.02.2024).
46. Компанія Автомагістраль-Південь. URL: https://www.facebook.com/automagistral (дата звернення: 02.02.2024).
47. Гаркуша М. В. Підходи визначення надійності дорожніх водопропускних труб з металевих гофрованих конструкцій з позиції впливу корозії. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво, Київ, НТУ, 2023. Вип. 114. Ч. 2. С. 164–183. DOI: https://doi.org/10.33744/0365-8171-2023-114.2-164-183.   
48. Гаркуша М. В., Клименко М. І., Онищенко А. М. Аналіз технічного стану гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб від впливу корозії. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво, Київ, НТУ, 2022. Вип. 111. С. 164–173. DOI: https://doi.org/ 10.33744/0365-8171-2022-111-164-173.
49. Drainage Handbook Optional Pipe Materials / State of Florida Department of Transportation. – Tallahassee, Florida. – Aug. 2014. – 38 р.
50. NCHRP 14-19 (2010). Culvert rehabilitation to maximize service life while minimizing direct costs and traffic disruption. National Cooperative Highway Research Program (NCHRP), Project Number 14–19. Available URL: http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/project14-19/NCHRP14-19_LiteratureReviewFinalDraft.pdf.