Как организована инженерная защита Керченского моста?

Как организована инженерная защита Керченского моста?
Июль 31 11:58 2016

Не будем повторять, что Керченский мост, несмотря на сложнейшие условия, строится, и будет построен. Однако, существуют объективные трудности, чисто инженерно-конструкторского плана, которые нужно преодолевать.

Именно, об этом – о некоторых деталях проекта рассказывал представитель генпроектировщика, замдиректора АО «Институт Гипростроймост – Санкт-Петербург» Виктор Галас в интервью журналу «Инженерная защита».

Мы приводим текст этого интервью с некоторыми сокращениями.

– В 2014 году Экспертный совет при Научно-техническом совете ГК «Автодор» рассматривал более 70-ти вариантов транспортного перехода через Керченский пролив, разработанных разными проектными организациями. Свое предложение представлял Экспертному совету и АО «Институт Гипростроймост – Санкт-Петербург». Какова была ваша концепция?

– Мы разработали и предложили решение с учетом трех основных, широко известных критериев – приведенных затрат, трудоемкости и сроков. Выдвинули концепцию с двумя параллельными мостами с балочными пролетными строениями (за исключением фарватерного участка).

Предложенная нами технология применяется в отечественном мостостроении достаточно редко. Речь идет о сооружении опор с использованием технологических комплексов, позволяющих минимизировать работы с использованием плавсредств. К такому решению нас подтолкнули постоянные шторма (с октября по март), небольшие глубины пролива и значительная стоимость аренды флота. Комплексы используются при погружении свай, сооружении ростверков без шпунтового ограждения и сооружении тела опор. Отсюда же решение о сооружении временных рабочих мостов. Они предусмотрены для круглогодичной подачи строительных материалов непосредственно к месту производства работ, а также используются при сооружении опор в акватории при помощи передвижных агрегатов.

Керченский мост: строительство 18 маяВ то же время, технология сооружения пролетных строений, предложенная нашим институтом, применяется в отечественной практике широко. Она включает в себя продольную надвижку, в сочетании с конвейерно-тыловой сборкой на участках акватории и монтаж кранами на суше.

Все эти технические решения нацелены на минимизацию сроков строительства и позволяют производить работы широким фронтом. Оставалось лишь выбрать оптимальное по стоимости сочетание – длина пролета/количество опор. В итоге технико-экономическое сравнение показало, что на суше оптимальная длина пролета составляет 55 м, а в акватории – 64 м. Обоснованность нашей первоначальной концепции подтвердилась на стадии разработки проектной документации.

– Какие изыскания проводились при подготовке проекта?

– Весь комплекс. Мы выполнили историко-археологическое обследование, инженерно-геодезические изыскания, инженерно-геологические, инженерно-геотехнические, инженерно-гидрометеорологические, инженерно-экологические изыскания, обследование территории строительства на наличие взрывоопасных предметов.

Проведены сейсмологические и сейсмотектонические исследования для оценки сейсмической опасности для объекта. Выполнен комплекс исследований по определению скорости коррозии металлических свай в воде с соленостью, соответствующей реальным условиям Керченского пролива. Проведены испытания стальных труб на циклическое нагружение для определения степени соответствия теоретическим предпосылкам физико-механических параметров сварных труб при их статической и динамической работе в составе мостовой конструкции.

Выполнены аэродинамические исследования арочных пролетных строений, испытания на ледовую нагрузку в бассейне Крыловского государственного научного центра. Выполнено моделирование прохождения судов в фарватере для уточнения нагрузок от навала судов и окончательного принятия решения о конструкции защитных сооружений.

Керченский мост: новости + свежие фотоСейчас заканчиваются инженерно-геологические изыскания на стадии «Рабочая документация». При этом бурение скважин производится под каждую опору моста. Производится дополнительный комплекс лабораторных исследований. На основании этих данных выполняются поверочные расчеты и уточняются длины свай.

Учитывая высокую сейсмичность региона, нами, в том числе, проводились исследования на снижение несущей способности грунтов при сейсмическом воздействии.

– По вашей оценке, насколько точно удалось спрогнозировать степень рисков в зоне строительства? Возможно ли в проекте, полностью учесть все возможные сценарии развития событий?

– Проведены все необходимые изыскания, определены все специфические нагрузки и воздействия (волновые, ледовые, сейсмические, аварийные). Все конструкции рассчитаны в соответствии с действующими нормами. Для данного конкретного объекта утверждены специальные технические условия. В СТУ присутствует исчерпывающий перечень необходимых сочетаний, комбинаций нагрузок, на который должны быть рассчитаны конструкции мостового перехода, учитывая специфику объекта. На стадии эксплуатации предусмотрена система мониторинга за поведением мостовых конструкций.

– А природные факторы, которые присутствуют в зоне строительства Керченского моста и могут стать предпосылками к формированию рисков?

– «Опасные процессы и явления». На нашем объекте это: повышенная сейсмичность, оползнеопасность на участках примыкания сооружения к берегам, штормовые нагрузки, нагонная волна и связанные с этим подтопления береговой зоны, водная эрозия берегов, возможные подвижки льдов. Второстепенными процессами являются выдувание песка и мелких частиц из насыпи (дефляция), подвижность донных отложений – их перемещение с изменением глубины моря.

учитывая повышенную ответственность сооружения, ученые дали прогноз сейсмичности от 8,5 до 9,3 балла на разных участках по трассе перехода

Мост расположен в районе с сейсмичностью до 9 баллов. Для определения сейсмической опасности для мостового перехода был привлечен Институт физики Земли. Специалисты изучили очаги возможных землетрясений, составили карту возможных очагов с указанием возможных магнитуд. Проанализировав геофизические изыскания об измерении скоростей распространения сейсмических волн, и учитывая повышенную ответственность сооружения, ученые дали прогноз сейсмичности от 8,5 до 9,3 балла на разных участках по трассе перехода.

Согласно заключению Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта, в пределах участка строительства мостового перехода влияние зон тектонического смещения как таковых отсутствует, сейсмические воздействия определяются только вибрационными движениями грунта. Суммарная сейсмическая интенсивность вдоль трассы может быть оценена величиной: периода повторяемости 500 лет от 7.7 до 8.6 балла; для периода повторяемости 1000 лет от 8.1 до 9.0 балла; для периода повторяемости 2000 лет от 8.5 до 9.3 балла.

– И какими средствами нивелированы все эти опасные явления?

Фоторепортаж со строительства моста в Крым– Опять-таки – проектные решения в комплексе. Вот, например, обратите внимание: для формирования фундаментов опор мы используем три типа свай. Глубина погружения буронабивных свай составляет в среднем 35 метров. Они сооружаются на участках, где прочные слои грунта залегают на сравнительно небольших глубинах, – это в основном таманский берег.

На керченской стороне, где грунт наиболее благоприятен для строительства, возводятся опоры с фундаментами из призматических свай сечением 400 на 400 мм. Их погружают в грунт на глубину в среднем 16 метров. А по остальным участкам трассы моста используются стальные трубчатые сваи диаметром 1420 мм с погружением до 94-95 метров в зависимости от геологии. Ну и еще одна особенность – сваи погружаются не только вертикально, но и с наклоном, что придает опорам дополнительную устойчивость.

Еще пример: безусловно, применение специализированных антисейсмических систем. Так что мы говорим о комплексном подходе.

– В зимние месяцы Керченский пролив покрывается льдом…

– Да, лед бывает. Но точнее сказать: в проливе – сложный неустойчивый ледовый режим. Инженерные изыскания на этот счет выполняло ФГБУ «ГОИН». Понижение температуры, при восточном и северо-восточном ветрах, создает в зимний период условия для образования льда в проливе. В открытой части Азовского моря и в северной части Керченского пролива полное замерзание наблюдается только в суровые зимы. Окончательное очищение от льда в таких случаях происходит в среднем к 28 февраля, хотя после суровых зим на подходе к Керченскому проливу встреча со льдом возможна и в середине апреля. Мы, правда, такого пока не застали. Лед видели: в январе он сформировался со стороны Таманского залива у косы Тузла, но за пару-тройку недель пропал.

В ледовом бассейне Крыловского государственного научного центра проводились модельные испытания трех различных вариантов опор моста в условиях Керченского пролива.

На основании результатов проведенных модельных исследований в условиях сплошного ровного льда, битого льда и торосов получены значения пяти компонент глобальной ледовой нагрузки для различных глубин акватории, а также скоростей и направлений дрейфа льда. Все это учтено при выработке окончательных проектных решений.

– То есть, дополнительные средства для расчистки акватории не потребуются?

– Между опорами достаточно большие пролеты, так что, скорее всего, нет, не потребуется. Для контроля ледовой обстановки в период ледостава организовывается мониторинг ледовой обстановки. При необходимости суда ледокольного типа, расположенные в порту Новороссийска, в течении 8-10 часов готовы прибыть для дробления ледовых полей.

– А что с ветровыми нагрузками?

Новые фото строительства Керченского моста– Высокие скорости! Трасса моста – в IV ветровом районе. Расчетная скорость ветра в уровне проезжей части арочного пролетного строения через фарватер может достигать 40 м/с. Для предотвращения негативных аэродинамических явлений были выполнены исследования в аэродинамических трубах Крыловского научного центра и ФГУП ЦАГИ отсечной и полной моделей моста. В результате данных исследований были получены рекомендации по форме обтекателей – специальных конструкций, позволяющих регулировать обтекание балочной клетки мостового перехода.

– Расскажите, пожалуйста, об антропогенных рисках. Какие решения обеспечат безопасное движение транспорта по мосту и, что не менее важно, безопасное судоходство через пролив – безопасное как для судов, так и для самого мостового сооружения?

– Для обеспечения безопасности движения транспорта на всем протяжении мостового перехода предусмотрена автоматизированная система управления дорожным движением (АСУДД), учитывающая накопленный опыт эксплуатации таких трасс.

Что касается безопасности судоходства через Керченский пролив, то была проведена научно-исследовательская работа по определению габарита основного судоходного пролета. Пролет над фарватером Керчь-Еникальского канала обеспечит пропуск судов через свободное пространство шириной 185 метров и высотой 35 метров. Параметры подмостового габарита одобрены организациями, эксплуатирующими фарватер, а также соответствующими министерствами и ведомствами. Протяженность пролета – 227 метров.

Для обеспечения безопасности движения транспорта на всем протяжении мостового перехода предусмотрена автоматизированная система управления дорожным движением

Разработан и утвержден специальный раздел проектной документации. В нем проработаны схемы навигационного оборудования для обеспечения навигационной безопасности судоходства в зоне моста через Керченский пролив на период строительства и эксплуатации («СНО»), определяющие режим навигации. Для защиты опор судоходного пролета от возможного навала судов проектными решениями предусмотрено сооружение защитных, искусственных сооружений (палов) в акватории Керчь-Еникальского канала.

– Если у проекта есть сильные стороны, не может не быть и слабых. В чем они заключаются?

– Слабые – это те же сильные, только с другого ракурса. Например, большое количество опор – их 595 штук. Казалось бы, при большой толще слабых грунтов в основании является достаточно спорным решением. И, с первого взгляда, кажется, что нужно увеличивать длину пролетов, тем самым уменьшая количество опор. Однако, увеличивая шаг опор, мы получаем более тяжелые пролетные строения. А в условиях высокой сейсмики, это приводит к значительному увеличению количества свай и их сечения. В свою очередь это влияет на необходимость применения более мощного оборудования и локализует производство работ в нескольких точках. Повторюсь, наша концепция предполагает широкий круглогодичный фронт работ. И в нашем случае практически любая внештатная ситуация на отдельном локальном участке мало повлияет на строительство объекта в целом.

– Кстати, строительно-монтажные работы уже идут. Насколько данные, заложенные в проект, соответствуют реальному положению дел? Приходится ли что-то корректировать по мере продвижения работ?

– Изыскания на стадии «Проект» выполнены с большой точностью. И изыскания на стадии «Рабочая документация» лишь подтверждают это. Корректировки на стадии строительства случаются. Это нормальный процесс. Все в обязательном порядке согласовываются с государственным заказчиком.

– Соединить берега Керченского пролива не удалось на протяжении всего XX века. Что позволяет реализовать этот проект именно сейчас?

Почему раньше не могли? Вы знаете, что идее соединить два берега – уже больше сотни лет. В 2000-е годы обсуждались и прорабатывались самые разные концепции. С технической точки зрения никаких препятствий не было – уже давно могли бы построить. Но так получилось, что время пришло именно сейчас. И мы взяли хороший темп. И должен вам сказать, у меня лично никаких сомнений в результате нет.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.


Поделитесь понравившейся информацией в социальных сетях!