Diagnostyka i przeglądy mostów – obowiązki i metody oceny stanu technicznego

Utrzymanie właściwego stanu technicznego obiektów mostowych to jeden z kluczowych elementów zapewnienia bezpieczeństwa użytkowników oraz trwałości infrastruktury transportowej. Mosty, wiadukty i estakady poddawane są nieustannemu oddziaływaniu obciążeń ruchomych, czynników atmosferycznych i procesów starzeniowych materiałów. Ich stan techniczny pogarsza się z biegiem czasu, dlatego systematyczna diagnostyka, przeglądy oraz badania nieniszczące stanowią obowiązek zarządcy drogi, a jednocześnie podstawę do podejmowania racjonalnych decyzji remontowych i modernizacyjnych (segregator na egzamin ustny - pytania i opracowane odpowiedzi). Współczesne podejście do utrzymania mostów łączy tradycyjne metody wizualnej oceny z nowoczesnymi technikami pomiarowymi i analitycznymi, umożliwiając kompleksowe określenie stanu konstrukcji, wczesne wykrycie uszkodzeń i planowanie działań naprawczych w sposób ekonomiczny i bezpieczny.

Konieczność zamknięcia obiektu

Obowiązki w zakresie przeglądów i diagnostyki mostów określa w Polsce m.in. Prawo budowlane (Dz.U. 2023 poz. 682 z późn. zm.) oraz odpowiednie rozporządzenia dotyczące utrzymania dróg publicznych. Zgodnie z przepisami każdy obiekt budowlany, w tym most, powinien być poddawany regularnym przeglądom technicznym – zarówno okresowym, jak i specjalnym. Przegląd podstawowy przeprowadza się co najmniej raz w roku i ma on na celu ocenę ogólnego stanu konstrukcji, zabezpieczeń antykorozyjnych, wyposażenia mostu oraz jego elementów narażonych na wpływ warunków atmosferycznych (program TESTY UPRAWNIENIA BUDOWLANE - wersja na komputer). Przegląd pięcioletni jest bardziej szczegółowy – obejmuje ocenę przydatności użytkowej obiektu, efektywności odwodnienia, izolacji, łożysk, dylatacji oraz konstrukcji nośnej. W przypadku wystąpienia zdarzeń nadzwyczajnych, takich jak powódź, kolizja z pojazdem, pożar lub osuwisko, wykonuje się tzw. przegląd doraźny. Celem takiej kontroli jest natychmiastowa ocena bezpieczeństwa i ewentualne wprowadzenie ograniczeń w użytkowaniu lub konieczność zamknięcia obiektu.

Nowoczesne metody

W praktyce inżynierskiej diagnostyka mostów nie ogranicza się do obserwacji i dokumentacji wizualnej. Nowoczesne metody pozwalają na wykrywanie zjawisk niewidocznych gołym okiem, takich jak mikropęknięcia, korozja zbrojenia, odspojenia betonu czy utrata przyczepności między warstwami konstrukcyjnymi. W tym celu wykorzystuje się metody nieniszczące (NDT – Non-Destructive Testing), które umożliwiają ocenę stanu materiałów bez konieczności pobierania próbek i naruszania struktury obiektu. Do najczęściej stosowanych należą badania ultradźwiękowe, sklerometryczne, radiograficzne, termowizyjne, a także pomiary elektrochemiczne i georadarowe (segregator aktów prawnych).

Badania ultradźwiękowe polegają na pomiarze prędkości fali ultradźwiękowej w materiale konstrukcyjnym – w betonie, kamieniu lub stali. Zmiany tej prędkości świadczą o występowaniu nieciągłości, pustek, rys lub zawilgoceń. Dzięki zastosowaniu metod tomograficznych można tworzyć przekrojowe obrazy wewnętrznej struktury elementów mostu, np. przyczółków, płyt pomostowych czy filarów. Sklerometria (młotek Schmidta) służy do orientacyjnego określenia wytrzymałości betonu na ściskanie na podstawie energii odbicia bijaka, natomiast metoda georadarowa (GPR – Ground Penetrating Radar) umożliwia ocenę grubości warstw konstrukcyjnych, lokalizację zbrojenia i pustek, wykrycie zawilgoceń oraz zmian dielektrycznych w materiale. Badania termowizyjne pozwalają z kolei wykrywać obszary o podwyższonej wilgotności i odspojenia w powłokach ochronnych oraz izolacjach, co ma szczególne znaczenie przy diagnostyce mostów o nawierzchni bitumicznej lub betonowej z izolacją przeciwwodną.

Monitoring konstrukcyjny i pomiary odkształceń

Oprócz metod diagnostycznych coraz większą rolę odgrywa monitoring konstrukcyjny i pomiary odkształceń. Systemy monitoringu mostów oparte są na czujnikach przemieszczeń, tensometrach, inklinometrach czy światłowodowych czujnikach FBG (Fiber Bragg Grating). Umożliwiają one ciągły pomiar naprężeń, drgań i odkształceń w czasie rzeczywistym, co pozwala na wykrycie niepokojących zmian, zanim staną się one widoczne w postaci uszkodzeń. Monitoring dynamiczny pozwala na ocenę sztywności globalnej konstrukcji, identyfikację zmian w częstościach własnych czy tłumieniu drgań, a tym samym wykrywanie osłabienia elementów nośnych.

Nie można pominąć również aspektu dokumentacyjnego i analitycznego całego procesu diagnostyki. Każdy przegląd mostu musi być udokumentowany w postaci raportu technicznego, zawierającego opis stanu obiektu, wyniki pomiarów, fotografie, zalecenia konserwacyjne i wnioski dotyczące dalszej eksploatacji. Raport stanowi podstawę do aktualizacji Książki Obiektu Mostowego (KOM), która jest dokumentem urzędowym, prowadzonym przez zarządcę drogi. Wpisy w książce mostu pozwalają na śledzenie historii obiektu, rejestrowanie wszystkich napraw, remontów i zmian eksploatacyjnych, a także stanowią źródło informacji przy opracowywaniu planów utrzymania i modernizacji infrastruktury (program egzamin ustny).

Diagnostyka mostów

W ostatnich latach rozwój technologii informatycznych znacząco usprawnił proces przeglądów. Coraz częściej wykorzystuje się fotogrametrię cyfrową i skanowanie laserowe, które umożliwiają tworzenie precyzyjnych modeli 3D konstrukcji. Dzięki nim możliwe jest śledzenie zmian geometrii, ugięć i przemieszczeń w czasie, a także archiwizacja danych w sposób umożliwiający porównywanie kolejnych cykli przeglądowych. Analiza chmur punktów i modeli BIM (Building Information Modeling) pozwala na cyfrową integrację informacji o obiekcie – od danych materiałowych po wyniki pomiarów i symulacji numerycznych.

Diagnostyka mostów coraz częściej obejmuje również symulacje numeryczne (FEM), które stanowią uzupełnienie badań terenowych. Modele numeryczne kalibrowane na podstawie wyników pomiarów odkształceń, przemieszczeń i naprężeń pozwalają określić nośność rezerwową konstrukcji, wpływ uszkodzeń na pracę statyczną oraz prognozować skutki długotrwałej eksploatacji. W połączeniu z metodami NDT i monitoringiem, obliczenia te umożliwiają tworzenie tzw. modeli diagnostycznych, będących podstawą zarządzania ryzykiem i planowania remontów.

Alerty o przekroczeniu progów alarmowych

W praktyce utrzymaniowej coraz większe znaczenie zyskuje koncepcja SHM – Structural Health Monitoring, czyli systemowego nadzoru nad kondycją konstrukcji w czasie rzeczywistym. Dzięki integracji czujników, rejestratorów danych, transmisji bezprzewodowej i algorytmów analizy, możliwe jest nie tylko monitorowanie bieżącego stanu, ale też przewidywanie przyszłych zmian na podstawie trendów i modeli degradacji. Współczesne systemy SHM potrafią automatycznie generować alerty o przekroczeniu progów alarmowych i przesyłać dane do centralnych platform zarządzania infrastrukturą. Takie podejście znajduje zastosowanie zwłaszcza w przypadku mostów o strategicznym znaczeniu, mostów podwieszonych, łukowych czy kablobetonowych, gdzie potencjalne uszkodzenia mogą mieć katastrofalne skutki (uprawnienia budowlane).

Nie można jednak zapominać, że skuteczna diagnostyka mostu opiera się przede wszystkim na wiedzy i doświadczeniu inżynierów. Nawet najbardziej zaawansowane urządzenia nie zastąpią właściwej interpretacji wyników i umiejętności powiązania obserwacji z rzeczywistym zachowaniem konstrukcji. Dlatego przeglądy mostów powinny być wykonywane przez osoby posiadające odpowiednie uprawnienia budowlane, znajomość norm i wytycznych, a także praktyczne doświadczenie w ocenie elementów konstrukcyjnych, izolacji, dylatacji, łożysk i przyczółków.

Konsekwentnie realizowany system przeglądów

Całość działań związanych z diagnostyką i przeglądami mostów wpisuje się w ideę zarządzania cyklem życia obiektów inżynierskich, w której decyzje podejmowane na podstawie rzetelnych danych technicznych prowadzą do zwiększenia bezpieczeństwa użytkowników i ochrony majątku publicznego. Właściwie zaplanowany i konsekwentnie realizowany system przeglądów oraz badań diagnostycznych stanowi najlepsze narzędzie prewencji awarii i klucz do trwałego rozwoju nowoczesnej infrastruktury transportowej.

Podsumowując, diagnostyka i przeglądy mostów stanowią złożony proces, łączący obowiązki prawne, wiedzę inżynierską i nowoczesne technologie pomiarowe. Ich celem nie jest jedynie wypełnienie formalnych wymagań, ale przede wszystkim zapewnienie bezpieczeństwa, trwałości i efektywności eksploatacyjnej obiektów (opinie o programie). Systematyczne kontrole, badania nieniszczące, pomiary odkształceń oraz rzetelna dokumentacja tworzą spójny system zarządzania mostami, który pozwala w sposób racjonalny planować remonty i modernizacje. W dobie cyfrowych narzędzi i inteligentnych systemów monitoringu można mówić o nowej erze utrzymania infrastruktury mostowej, w której tradycyjne przeglądy wizualne stają się częścią zintegrowanego procesu diagnostycznego, obejmującego zarówno ocenę bieżącego stanu, jak i prognozowanie przyszłych zagrożeń. Dzięki temu możliwe jest nie tylko przedłużanie życia technicznego istniejących konstrukcji, lecz także optymalizacja kosztów utrzymania i minimalizacja ryzyka awarii.