03.09 2026
Көпір тіректерінің шайылуы — өзендер арқылы өтетін көпір құрылыстары үшін аса қауіпті мәселелердің бірі. Бұл үдеріс құрылыстың көзге көрінетін бөлігінде емес, су деңгейі мен өзен түбінен төмен аймақта дамиды. Сондықтан сыртқы белгілер көбінесе негіз есептік тірегінің бір бөлігін жоғалтқан кезде ғана байқалады. Шөгу бірнеше миллиметрден басталып, кейін тіректер арасындағы күштердің қайта бөлінуіне, темірбетонның зақымдануына және көпір элементтерінің деформациясына әкелуі мүмкін.
Осындай жағдай Италиядағы Кассано-д’Адда ауданында, Адда өзені арқылы өтетін автомобиль көпірінде орын алды. Судың ұзақ уақыт әсер етуі тіректер іргетастарының астындағы топырақтың шайылуына себеп болды. Ең елеулі шөгулер көпірдің бес тірегінің үшеуінде байқалды. Оның салдары тек топырақ негізімен шектелмеді: конструкцияларда бетонның жергілікті бұзылуы және арматураның деформациясы пайда болды.
Негізді қалпына келтіру үшін біріктірілген инженерлік шешім қабылданды: алдымен іргетастар айналасындағы топырақ шпунтты қоршаумен шектелді, содан кейін терең инъекциялар арқылы кеңейетін полимерлік құрам енгізіліп, топырақ нығайтылды. Өңделген топырақ массивінің жалпы көлемі шамамен 1100 м³, ал үш тіректің негізін нығайту жұмыстары 18 жұмыс күнінде орындалды.
Бұл мысал тек бір көпірді жөндеу тәжірибесі ретінде ғана маңызды емес. Ол Қазақстан мен Орталық Азия үшін өзекті инженерлік мәселені көрсетеді: ақау тіректің өзінде емес, оның іргетасының астындағы және айналасындағы топырақ күйінің өзгеруінде болса, не істеу керек?
Көпір тірегінің іргетасы аралық құрылымнан түсетін жүктемені топырақ массивіне береді. Іргетас табанының астындағы және оның айналасындағы топырақ есептік құрылымы мен тығыздығын сақтап тұрған кезде кернеулер жобада қарастырылған аймақта таралады.
Шайылу басталғанда бұл жағдай өзгереді.
Тірек маңында су ағысының жылдамдығы артады. Іргетас аймағындағы топырақ бөлшектерін әкететін жергілікті құйындар түзіледі. Нәтижесінде жергілікті шайылу шұңқыры қалыптасады. Сонымен қатар өзен арнасының жалпы шайылуы және оның ұзақ мерзімді қайта қалыптасуы жүруі мүмкін.
Инженерлік тұрғыдан алғанда қауіп тек топырақтың физикалық жоғалуында емес. Іргетас арқылы жүктеме берілетін бүкіл топырақ аймағының геометриясы өзгереді.
Егер топырақтың бір бөлігін су ағысы алып кетсе:
Сондықтан тірек маңындағы шайылған топырақты көзбен анықтау — диагностиканың тек бір бөлігі. Өзен түбінің көрінетін бетінен төмен топырақта не болғанын және негіздің жұмыс істеу жағдайы қаншалықты өзгергенін анықтау қажет.
Қазақстандағы көпірлер үшін де осы қағида маңызды: шайылуды бағалау кезінде тіректер маңындағы жергілікті және жалпы арна шайылуы, арнаның табиғи қайта қалыптасуы, геологиялық құрылым, арна топырақтары, іргетастың құрылысы мен орналасу тереңдігі, ағыс жылдамдығы және нақты учаскенің басқа да жағдайлары ескерілуге тиіс.
Жаңа көпір өткелін жобалау кезінде іргетастың тереңдігі мен шайылудан қорғау шаралары есептік гидрологиялық жағдайларға сәйкес қабылданады. Ал бұрыннан пайдаланылып келе жатқан нысандарда жағдай күрделірек.
Ондаған жылдық пайдалану барысында мыналар өзгеруі мүмкін:
Бұған мұз жүруі, шөгінділердің тасымалдануы, арнадағы жергілікті кедергілер және ағыс бағытының өзгеруі де әсер етеді.
Сондықтан ондаған жыл бойы қалыпты жұмыс істеген іргетас уақыт өте келе бастапқы жобада қарастырылғаннан мүлде өзгеше гидравликалық жағдайда қалуы мүмкін.
Қазіргі көпірлерді тексеру тәжірибесінде шайылу топырақтың жай ғана жергілікті ақауы емес, бүкіл құрылыс үшін жеке қауіп факторы ретінде қарастырылады. Шайылу қаупі жоғары көпірлерде тек бақылау жүргізу жеткіліксіз. Қажет болған жағдайда физикалық немесе гидравликалық қорғау шаралары және кейінгі мониторинг бағдарламасы қарастырылуы тиіс.
Мұнда маңызды айырмашылық бар: мониторинг мәселенің дамуын анықтай алады, бірақ жоғалған негізді өздігінен қалпына келтірмейді.
Қарастырылып отырған жағдайда судың ұзақ уақыттық әсері тіректер негізіндегі топырақты біртіндеп шайды. Негізгі шөгулер бес тіректің үшеуінде шоғырланды.
Деформациялар көтергіш конструкцияларға әсер ететін деңгейге жетті: бетонда жергілікті бұзылулар мен пластикалық деформациялар, сондай-ақ болат арматурада деформациялар анықталды.
Бұл күрделі геотехникалық мәселенің дамуына тән тізбек:
топырақтың шайылуы → тірелу жағдайының өзгеруі → біркелкі емес шөгу → күштердің қайта бөлінуі → конструкцияның зақымдануы.
Сондықтан тек темірбетон конструкциясын қалпына келтіру бастапқы себепті жоймас еді.
Бетонның қорғаныш қабатын жөндеуге, тіректің зақымданған бөліктерін күшейтуге немесе арматураны қалпына келтіруге болады. Бірақ іргетас астында әлсіреген немесе тығыздығын жоғалтқан топырақ қалса, құрылыс бұрынғыдан өзгерген негіз жағдайында жұмысын жалғастыра береді.
Осындай жағдайда жөндеуді «тіректегі зақымды қалай қалпына келтіреміз?» деген сұрақтан емес, мына сұрақтан бастаған дұрыс:
қазіргі уақытта тіректің астындағы топырақтың нақты көтергіш қабілеті қандай?
Жобаның маңызды ерекшеліктерінің бірі — топырақ массивін алдын ала шпунтпен шектеу болды.
Шпунтты қоршау топырақтың жан-жаққа еркін жылжуын шектеп, кеңейетін материалдың өңделетін массивке тиімдірек әсер етуіне жағдай жасады.
Топырақ механикасы тұрғысынан бұл өте маңызды.
Топыраққа енгізілген кеңейетін материал реакция кезінде қысым тудырады. Нәтиже тек материалдың қасиеттеріне емес, оны қоршаған топырақ массивінің кеңеюге қаншалықты қарсы тұра алатынына да байланысты.
Шартты түрде екі жағдайды қарастыруға болады.
Бірінші жағдайда материал шектелген топырақ массивіне енгізіледі. Кеңею барысында қысым қоршаған топыраққа беріледі, түйіршіктер қайта орналасады, әлсіз аймақтар тығыздалады және жанасу кернеулері өседі.
Екінші жағдайда инъекция аймағының жанында ашық кеңістік немесе шектелмеген қуыс болады. Материал сол кеңістікке кедергісіз кеңейе алады. Мұндай кезде кеңею энергиясының бір бөлігі топырақты тығыздауға емес, бос көлемді толтыруға жұмсалады.
Сондықтан өзен арнасына жақын жерде жұмыс жүргізгенде әсер ету аймағының геометриясын және топырақ массивін басқарылатын түрде шектеу мүмкіндігін алдын ала анықтау қажет.
Бұл жобада шпунт тек құрылыс алаңын қоршау қызметін атқарған жоқ. Ол негізді кейінгі инъекциялық нығайту үшін тиімді шекаралық жағдай қалыптастырды.
Үш тіректің негізінде терең инъекциялау технологиясы қолданылды.
Кеңейетін полимерлік құрам тікелей топыраққа енгізілді. Химиялық реакция басталғаннан кейін материал көлемін ұлғайтып, айналасындағы топырақ массивіне қысым берді.
Мұндағы мақсат топырақ ішінде бірнеше ірі жасанды «баған» жасау емес, негіздің өзінің күйін өзгерту — әлсіз аймақтарды азайтып, оның механикалық сипаттамаларын арттыру болды.
Әсер ету механизмін бірнеше бөлікке бөлуге болады.
Егер негізде жанасу жоғалған учаскелер немесе ірі қуыстары бар борпылдақ құрылым болса, енгізілген материал алдымен кедергісі ең аз кеңістіктерге таралады.
Шайылған негіз үшін бұл аса маңызды. Бос аймақтардың болуы іргетастан түсетін жүктеменің топыраққа біркелкі берілмейтінін білдіруі мүмкін.
Материалдың еркін кеңею мүмкіндігі азайған кезде қысым қоршаған топырақ массивіне беріледі.
Түйіршікті топырақтарда бұл бөлшектердің қайта орналасуына және жекелеген аймақтардың тығыздығының артуына әкелуі мүмкін.
Инженерлік тұрғыдан негізгі нәтиже де осында: мақсат негізді түгелдей жасанды материалмен толтыру емес, топырақтың кернеулі-деформациялық күйін өзгерту.
Материал қатайғаннан кейін топырақ ішінде полимерлік материалдан тұратын учаскелер пайда болып, олар тығыздалған топырақпен бірлесіп жұмыс істейді.
Нәтижесінде бастапқы борпылдақ негізден механикалық қасиеттері өзгеше құрамдас массив қалыптасады.
Материалдың нақты таралуы мына факторларға тәуелді:
Сондықтан терең инъекцияларды алдын ала белгіленген геометриялық көлемді жай ғана толтыру ретінде жобалауға болмайды.
Адда өзеніндегі көпір жобасында әрбір тірек іргетасының айналасында төрт шоғырлас қатар ұңғыма орындалды. Көршілес инъекциялық тесіктердің аралығы 0,80 м болды.
Жоба сызбасында үш тіректің негізіндегі топырақты шамамен 3,5 м тереңдікке дейін екі кезеңмен өңдеу көрсетілген.
Мұндай орналасудың инженерлік негізі бар.
Бір инъекция тек жергілікті әсер ету аймағын қалыптастырады. Ал іргетас бір ғана нүктеге тірелмейді. Жүктеме топырақ массивінің белгілі бір көлемі арқылы беріледі.
Сондықтан бір-бірімен қабысатын әсер ету аймақтарының жүйесін қалыптастыру қажет.
Геологиялық жағдай мен іргетас геометриясына байланысты сұлба мыналарды қамтуы мүмкін:
Инъекция деңгейлерінің саны мен нүктелер арасындағы қашықтықты бір нысаннан екіншісіне механикалық түрде көшіруге болмайды. 0,8 м аралық пен 3,5 м тереңдік дәл осы көпірдің жобасына қатысты. Басқа құрылыс үшін сұлба инженерлік зерттеу мен есептеу нәтижелері бойынша анықталады.
Инъекциялық нығайтуға қатысты кең таралған қате түсініктердің бірі — нәтиже енгізілген материал мөлшеріне тікелей байланысты деген пікір.
Іс жүзінде олай емес.
Топырақ — біртекті емес орта. Инъекция кезінде материал ең алдымен кедергісі төмен бағытқа таралады. Егер жанында ірі қуыс, жарықшақ немесе борпылдақ аймақ болса, құрамның едәуір бөлігі сол бағытқа кетуі мүмкін.
Сондықтан технологиялық үдерісті бақылау қажет.
Инженер:
Сондықтан GeoResin инженерлік тәсілінде материалды енгізу фактісінің өзі емес, мына реттілік маңызды:
диагностика → инъекциялау сұлбасы → басқарылатын әсер → нәтижені тексеру.
Адда өзеніндегі көпірде жұмыстар аяқталғаннан кейін нәтиже салыстырмалы динамикалық пенетрометриялық сынақтар арқылы бағаланды.
Барлығы алты сынақ орындалды:
Нәтижелерді салыстыру өңделген массивтің механикалық сипаттамаларының артқанын растауға мүмкіндік берді.
Бұл нәтижені енгізілген материалдың көлемімен ғана бағалаудан әлдеқайда сенімді.
Динамикалық зондтау кезінде топырақтың соққы энергиясының әсерімен зондтың енуіне көрсететін кедергісі бағаланады.
Егер нығайтудан кейін бірдей тереңдік аралығынан өту үшін соққылар саны көбірек қажет болса, бұл топырақ кедергісінің артқанын көрсетеді.
Дегенмен қазіргі көлік инфрақұрылымының ірі нысандарында бақылау бағдарламасын тек пенетрометриямен шектеу дұрыс емес.
Нысанның ерекшеліктеріне қарай бағдарлама мыналарды қамтуы мүмкін:
Мұндай тәсіл қауіптерді басқарудың қазіргі қағидаларына сәйкес келеді: негізді нығайту жеткіліксіз, қайта шайылуға әкелетін гидравликалық жағдайлардың сақталып отырғанын немесе жойылғанын да түсіну қажет.
Бұл — тәжірибеде ерекше маңызды мәселе.
Терең инъекция іргетас маңындағы топырақтың күйін жақсартып, негіздің жүктемені қабылдау қабілетін қалпына келтіре алады. Бірақ оны өзен арнасын гидравликалық қорғаудың автоматты баламасы ретінде қарастыруға болмайды.
Егер су ағысы топырақты әрі қарай әкетіп жатса, шайылу себебін бөлек бағалау қажет.
Жобаның жағдайына қарай мыналар қажет болуы мүмкін:
Дұрыс таңдалған тасты қорғаныстың өзінде тек тас өлшемі ғана емес, қорғаныш қабатының қалыңдығы, сүзгі қабаты, шеткі бөліктердің геометриясы, төсеу сапасы және кейінгі бақылау маңызды.
Сондықтан қолданыстағы көпір тірегін толық қалпына келтіру көбіне екі бөлек міндеттен тұрады:
одан әрі шайылуды тоқтату немесе шектеу + бұрыннан зақымданған негіздің механикалық сипаттамаларын қалпына келтіру.
Қазақстанда гидрологиялық жағдайлар аймақтан аймаққа қатты ерекшеленетіндіктен, мәселенің сипаты да әртүрлі болуы мүмкін.
Бір көпір салыстырмалы түрде тұрақты жазық өзенде орналасса, екіншісі көктемгі тасқынның күшті әсеріне ұшырауы мүмкін. Үшінші нысан су ағысының жылдамдығы жоғары және қатты шөгінділерді белсенді тасымалдайтын тау өзенінде орналасуы ықтимал.
Оңтүстік және оңтүстік-шығыс аймақтарда су шығыны жылдам өзгеретін өзендер маңызды фактор болып табылады. Солтүстік және орталық өңірлерде маусымдық тоңу, мұз құбылыстары және көктемгі су мөлшерінің күрт өзгеруі қосымша әсер етуі мүмкін.
Бірақ аймаққа қарамастан инженерлік талдаудың негізгі тәртібі ұқсас.
Алдымен мына сұрақтарға жауап беру керек:
Шайылу бар ма? Оның ең үлкен тереңдігі қандай? Ол іргетас табанының белгісіне қатысты қай деңгейде орналасқан? Топырақ массивінің күйі қалай өзгерді? Қазіргі көтергіш қабілет тіректің әрі қарай қауіпсіз жұмыс істеуі үшін жеткілікті ме?
Жөндеу әдісі осыдан кейін ғана таңдалады.
Бұл әдіс әсіресе қолданыстағы көпірлерде жұмысты жергілікті аймақта орындау және конструкцияға араласуды барынша азайту қажет болған жағдайда қарастыруға қолайлы.
Инженерлік зерттеу мынадай жағдайларды көрсетсе, терең инъекциялар қолданылуы мүмкін:
Бұрғылау аймағына қолжетімділік және кеңейетін материалдың дәл есептік массивке әсер етуіне мүмкіндік беретін жағдай жасау аса маңызды.
Адда өзеніндегі көпір мысалы мұны жақсы көрсетеді: алдымен топырақ шпунтпен шектеліп, содан кейін ғана инъекциялық нығайту жүргізілді.
Инъекциялық технология геотехникалық және конструктивтік есептеуді алмастырмайды.
Егер зерттеу нәтижесінде:
анықталса, қадалар арқылы күшейту, қосымша іргетас орнату, тіректің конструктивтік күшейтілуі немесе бірнеше технологияның үйлесімі қажет болуы мүмкін.
Басқаша айтқанда, әдіс диагностикадан кейін таңдалады, ал диагностика алдын ала таңдалған әдіске бейімделмеуі тиіс.
Жұмыс көлемі жағынан бұл жоба айтарлықтай көрсеткішті.
Үш көпір тірегінің астында шамамен 1100 м³ топырақ өңделді. Әрбір іргетас үшін аралығы 0,8 м болатын төрт қатар инъекциялық нүктелер пайдаланылды. Топырақ шамамен 3,5 м тереңдікке дейін өңделді, ал негіз сипаттамаларының өзгеруі жұмыстарға дейінгі және кейінгі салыстырмалы пенетрометриялық сынақтармен тексерілді. Инъекциялық нығайту жұмыстарының толық кешені 18 жұмыс күніне созылды.
Бірақ мұнда ең маңызды көрсеткіш тек жұмыс жылдамдығы емес.
Тәсілдің негізгі артықшылығы — инженер қасиеттерін жоғалтқан жүйе элементіне, яғни топырақ негізіне тікелей әсер етеді, жергілікті геотехникалық мәселені міндетті түрде бүкіл көпірді ауқымды қайта құруға айналдырмайды.
Егер тірек маңында арнаның өзгеруі, іргетастың ашылып қалуы, жергілікті шөгу немесе жаңа жарықшақтар байқалса, инженерлік зерттеуді кешенді түрде жүргізген дұрыс.
Іргетастың геометриясы мен нақты орналасуын анықтау, топырақтың сипаттамаларын зерттеу, арна белгілері мен жергілікті шайылу аймақтарын тексеру, тіректің техникалық жағдайын бағалау және деформациялардың уақыт бойынша өзгеруін бақылау қажет.
Салыстырмалы бақылау ерекше маңызды.
Тереңдіктің бір реттік өлшемі өздігінен аз ақпарат береді. Су тасқынынан кейін өзен түбінің қалай өзгеретінін және тіректің оған қалай жауап беретінін көрсететін бірнеше кезеңдік өлшеулер әлдеқайда маңызды.
Қазіргі инженерлік зерттеу:
«тірек маңындағы топырақ шайылған»
деген жалпы тұжырымнан мынадай нақты қорытындыға көшуге мүмкіндік береді:
негіздің қандай көлемі есептік қасиеттерін жоғалтты, ол қазіргі уақытта қандай жүктемені қабылдап тұр және талап етілетін сенімділікті қалпына келтіру үшін қандай инженерлік араласу қажет.
Көпір тірегі зақымданғанда су көбіне мәселенің тек сыртқы себебі болып көрінеді. Нақты бұзылу механизмі топырақ массивінің ішінде дамиды.
Егер шайылу негіздің геометриясын өзгерткен болса, іргетас бастапқыда есептелмеген жағдайда жұмыс істей бастайды. Мұндай жағдайда бетонды немесе арматураны жөндеу салдарды жоюы мүмкін, бірақ негізгі себепті қалдырады.
Адда өзеніндегі көпір жобасында басқа тәсіл қолданылды: топырақ массиві шпунтпен шектелді, содан кейін үш тіректің астындағы шамамен 1100 м³ негізге терең инъекциялық нығайту жүргізілді, ал алынған нәтиже салыстырмалы сынақтармен тексерілді.
Қазақстандағы көпірлер үшін де негізгі инженерлік қағида осы:
алдымен шайылу механизмін және негіздің нақты жағдайын анықтау, содан кейін екі бөлек міндетті шешу — іргетасты одан әрі гидравликалық әсерден қорғау және топырақтың қажетті механикалық қасиеттерін қалпына келтіру.
Егер көпір тірегінде шайылу, шөгу немесе конструкция орнының өзгеру белгілері байқалса, алдымен негізге инженерлік бағалау жүргізіп, оның жұмысын жаңа массивті іргетастар мен ауқымды жер жұмыстарынсыз терең инъекциялар арқылы қалпына келтіру мүмкіндігін анықтаған жөн.
