При строительстве и реконструкции мостовых сооружений нарушение устойчивости опор возможно по разным причинам. Это создаёт угрозу потери надёжности и безопасности всего сооружения. Спектр применяемых инженерных решений по обеспечению устойчивости опор мостов простирается от возможной перестройки мостового сооружения до локального усиления его отдельных элементов. В зависимости от интенсивности происходящих с опорами деформаций могут потребоваться работы по усилению отдельных конструктивных элементов опор, их фундаментов /1/ или увеличение длины моста за счёт дополнительных пролётов, перекрывающих опасный участок со слабым грунтовым основанием. В случаях, когда соотношение сдвигающих и удерживающих сил, действующих на опоры моста, близко к единице, а сами деформации развиваются во времени медленно и прекращаются с приостановкой работ, более эффективным может оказаться вариант с увеличением значений удерживающих сил без существенных изменений конструкции моста.
Шестипролётный (схема моста 6х24 м) балочный автодорожный мост длиной 149,45 м на автомобильной дороге первой категории состоит из двух рядом стоящих сооружений. Крайние опоры моста -столбчатые, а промежуточные -массивные выполнены каждая на свайном фундаменте из буронабивных свай в обсадных стальных трубах диаметром 1420 мм (рис.1а).
В начале строительства мостовых сооружений строительный контроль заказчика обратил внимание проектной организации на недопустимость устройства правобережной подпорной стенки с фундаментом на естественном грунтовом основании из мягкопластичного суглинка (ИГЭ 4в). В результате дополнительно выполненных расчётов обосновано решение об устройстве фундамента подпорной стенки на свайном основании из призматических железобетонных свай сечением 35х35 см. Одновременно принято решение об усилении правобережной подходной насыпи (высота около 16 м) армированием синтетическими материалами из условия обеспечения требуемого коэффициента её устойчивости Ктр.> 1,3. Расчёты усиления насыпи на слабом основании выполнены проектной организацией методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения КЦПС. Расчётные значения физико-механических характеристик грунтов приняты по данным инженерно-геологических изысканий.

Несмотря на принятые меры при отсыпке правобережной насыпи, геодезистами строительного контроля и подрядчика – Мостоотряд 3 отмечены деформации подпорной стенки и опор мостов. Организовано наблюдение (мониторинг) за деформациями подпорной стенки и опор мостов, установлены 40 деформационных марок и реперные точки. На рис.2 приведены графики развития во времени перемещений деформационных марок, закреплённых на подпорной стенке. Перемещения направлены в сторону русла и в стороны от оси мостового перехода. Горизонтальные участки графиков соответствуют временным интервалам перерывов в возведении насыпи. Заключительный горизонтальный участок соответствует периоду после завершения возведения и стабилизации деформаций насыпи.

Перемещения верха опор в направлении от правого берега к левому зафиксированы на опорах 1,2,3,4 и 5. На опоре 1 они проявились первыми. По мере отсыпки правобережной насыпи, они последовательно зафиксированы на остальных опорах мостов. Перемещения опор мостов направлены не только вдоль оси мостового сооружения, но и имеют составляющую, направленную в низовую сторону.
Участниками строительства по предложению проектной организации рассмотрено около десяти вариантов выхода из сложившейся ситуации. В итоге, исходя из имеющихся ресурсов, принято решение об устройстве вокруг конуса правобережной насыпи и в пролётах 1,2 и 3 мостов бермы из уплотнённого грунта с уклоном поверхности в направлении к руслу. В основании бермы уложен слой дренирующего грунта-песчано-гравийная смесь (ПГС). Под мостом и вокруг подпорной стенки устроено 496 вертикальных дрен, заполненных ПГС. Их назначение-обеспечить отвод воды, отжимаемой подходной насыпью в процессе длительной консолидации из переувлажнённых глинистых грунтов, расположенных между слоями водоупорных твёрдых глин, находящихся в верхней и нижней частях инженерно-геологического разреза.
При устройстве вертикальных дрен, а именно бурении скважин в непосредственной близости от подпорной стенки, в двух из них наблюдался подъём (рис. 3) разжиженного грунта. Данное обстоятельство явилось подтверждением предположения о том, что принятая в расчётах модель скольжения грунта по круглоцилиндрической поверхности не является адекватной моделью происходящих процессов потери устойчивости грунта. Направление перемещений деформационных марок, закреплённых на подпорной стенке, в верховую и низовую стороны одновременно, также не соответствует упомянутой модели потери устойчивости насыпи, т.к. перемещения грунта происходят разнонаправлено от оси насыпи. Следует также отметить , что изменений углов наклона стенок подпорной стенки и тела опор не зафиксировано. Перемещения удалённых от правобережной насыпи опор 4 и 5 полностью выпадают из всех возможных массивов грунта очерченных круглоцилиндрическими поверхностями скольжения.

Наиболее вероятной представляется следующая модель потери устойчивости грунтового основания. Вертикальное давление, передаваемое весом насыпи на мягко и текучепластичные суглинки, ,привело к освобождению поровой воды и разжижению грунта. Наименьшее сопротивление гидростатическому давлению оказывается с наименее нагруженной русловой стороны мостового сооружения. Оно и стало причиной сдвига опор моста из-за бокового давления грунта на ростверки и буронабивные сваи. Как только был обеспечен отвод воды из разжиженного слоя глинистых грунтов процесс сдвижки опор остановился и более не возобновлялся.
Как уже отмечалось в статье /1/ при потере устойчивости конусов и прилегающих к ним участков подходных насыпей о поверхностях скольжения грунтовых масс можно говорить только в пределах верхних малонагруженных слоёв грунта, где образуется т.н. трещина закола. С увеличением глубины и, соответственно, возрастанием действующих на рассматриваемый объём грунта нагрузок сдвиг неустойчивой массы грунта происходит по слою скольжения, включающем в себя множество непараллельных друг другу площадок сдвига.
Расчётное время окончания консолидации глинистых грунтов, определённое проектом, также оказалось далёким от действительных величин.
Результаты расчёта величины полной стабилизированной осадки тела насыпи на слабом основании методом послойного суммирования ожидаемо не совпали с фактическими значениями.
По ходу работ в проект были внесены все необходимые изменения и получено положительное заключение экспертизы. В принятии решений по завершению строительства мостового сооружения принимали участие профильные специалисты Росавтодора.

По результатам выполненных работ следует отметить:
1. Расчёты устойчивости насыпей мостов, опирающиеся на физико-механические свойства грунтов, полученные при инженерно-геологических изысканиях до нагружения грунтового основания весом насыпи могут стать причиной принятия необоснованных решений и наступления предельного состояния мостового сооружения. Бурение контрольных скважин и испытания грунтов подтвердили наличие существенных различий в физико-механических характеристиках грунтов, полученных до и в процессе строительства,
2. Плоская модель сдвига по круглоцилиндрической поверхности скольжения грунтового основания и тела насыпей имеет мало общего с реальным напряжённо-деформированным состоянием грунтового основания и тела насыпи сооружения. Практически поверхности или слои скольжения ближе по форме к усечённому гиперболоиду или усечённому эллипсоиду неправильной формы.
3. Учитывая изложенное в п.1 и п.2, представляется необходимым, в случаях сложных инженерно-геологических условий и высоких насыпей использовать в расчётах пространственные модели, учитывающие реальную геометрию сооружения, неоднородность грунтовых инженерно-геологических элементов в объёме грунтовых оснований и изменение свойств грунтов в процессе передачи на них нагрузки от веса насыпи. Отбор и испытание образцов грунта через определённые интервалы глубины скважин содержит потенциальную опасность пропуска относительно тонких слабых слоёв грунта.
4. Внесение изменений в реализуемый проект строительства (реконструкции) линейных сооружений-автомобильных дорог предполагает прохождение повторной экспертизы. Длительный период строительства, как правило это несколько лет, означает устаревание материалов инженерных изысканий, а иногда и нормативной базы. Значительная по протяжённости часть сооружения ещё до завершения строительства всего сооружения эксплуатируется по своему прямому назначению. Для успешного прохождения экспертизы приходится перерабатывать весь проект, в том числе и для находящихся в эксплуатации готовых участков сооружения, т.е. выполнять бросовую работу. Проектные погрешности вследствие несовершенства методов расчёта и инженерных изысканий, а также по другим причинам представляются в целом неизбежными. Их устранение с минимальными потерями времени и средств возможно выделением пусковых комплексов и конкретных участков автомобильной дороги или искусственных сооружений по которым возможно и вероятно в ходе строительства или реконструкции уточнение проектной документации с проведением повторной экспертизы.

Список использованной литературы.
1.Еремеев В.П., Бурыкин О.М. Новые конструктивно-технологические решения по обеспечению устойчивости опор мостов. “Дороги России”, N 2, 2018.

Примечание. Статья, посвященная данному объекту, опубликована в журнале «Дороги России XXI века» 05 (2019) на стр. 106-109.