Мост в Крым: проекты прошлого и строительство в настоящем

Мост в Крым: проекты прошлого и строительство в настоящем

Идея витала в воздухе годы и десятилетия. Проекты создавались, откладывались, терпели крах. Многие говорили раньше и говорят сейчас, будто затея имеет привкус авантюры. Но так сложилось, что все сомнения отброшены. Методично, с гигантским размахом Россия строит мост в Крым — свой новый регион. Не станем говорить о политике — посмотрим, что будет собой представлять этот транспортный суперкоридор, который заработает, если все пойдет по плану, всего через пару-тройку лет.
Олег Макаров

Для большинства жителей нашей страны российский Юг ассоциируется прежде всего с ласковым солнцем и теплым морем, но в реальности природа здесь сурова.

Память о столкновении

Во-первых, и Крым и Кавказ — горные регионы. Горы крымские и кавказские имеют схожую природу и относятся к так называемой альпийско-гималайской геосинклинальной складчатости. Пояс складчатости начал формироваться еще в мезозое (примерно 50 млн лет назад), когда Евразийскую плиту с юга начали «поддавливать» дрейфующие Африканская, Аравийская и Индостанская плиты. Этот процесс не прекращается до сих пор, а потому горы пояса складчатости продолжают расти. А значит, являются сейсмически опасной зоной. Крым и Кавказ не исключение. Непосредственно там, где находится Керченский пролив, через который возводится мост, высоких гор нет, но геология этого пониженного участка также весьма сложна. Можно сказать, что в этих краях умирал великий океан Тетис, который просуществовал около миллиарда лет и перед гибелью разделял древние континенты Лавразию и Гондвану. Затем производные этих континентов начали «съезжаться», и Тетис распался на несколько водоемов, среди которых моря Средиземное, Черное, Каспийское, Аральское. Эти водоемы переживали, как говорят в гидрологии, трансгрессии и регрессии. Уровень в них то повышался, и они разливались на обширных территориях, сливаясь друг с другом, то понижался, и тогда моря превращались в озера и теряли связь между собой. Все эти водоемы разных эпох оставляли слои донных отложений. Наиболее древние, покрытые слоем более новых, погружались вниз, превращались в твердую породу. Свежие отложения оставались до поры до времени рыхлыми и мягкими. Однако временами случалось так, что древние твердые отложения подвергались действию тектонических сил и сминались, образуя складки в виде синклиналей и антиклиналей. А поскольку эти породы тверды и непластичны, то в процессе сминания в них зачастую образовывались разломы, что чревато сейсмическими угрозами. Именно такие разломы сформировали ложе Керченского пролива. Но поверх складчатости водоемы образовывали новые слои отложений. И это еще одна проблема: для установки опор моста здесь слишком зыбкое дно, составленное из относительно сжимаемого, газонасыщенного глинистого грунта. Это продукт действия не только моря, но и реки.

По сухому морю

Сразу возникает вопрос: откуда взялась река в Керченском проливе? 12−14 тысяч лет назад Черное море испытало очередную регрессию, его уровень понизился примерно на 100 м, а мелкое Азовское море просто высохло. По оставшейся от него сухой долине пробил свою дорогу палео-Дон — древний предшественник современной российской реки. Река сформировала устье в 50 км к югу от тогда не существовавшего Керченского пролива, но древняя долина реки проходила точно между Крымом и Кавказом, образовав под собой подушку из песка и ила толщиной метров семьдесят. Теперь долина скрыта водами пролива. И над всем этим надо построить мост.

Технические параметры объекта Технические параметры объекта

Война и льды

Кроме рискованной геологии есть еще и климат. Неужели на Юге плохой климат? Да, строительству моста через Керченский пролив он явно не способствует. Мост ведь уже строили. В 1943 году, дабы облегчить отступление германских войск из Тамани, гитлеровцы решали вопрос обеспечения переправы через пролив. Сначала была построена канатная дорога, но с ее грузоподъемностью ни танк, ни другую технику через пролив не перевезешь. Гитлер приказал Альберту Шпееру, знаменитому архитектору, министру и руководителю Organisation Todt (государственной военно-строительной компании) обеспечить возведение в течение полугода постоянного автомобильно-железнодорожного моста. Конструкции моста произвели в Германии и доставили к месту стройки. Мост был готов на треть, когда давление Красной армии на немецкие войска в Тамани усилилось настолько, что стало уже не до моста. Построенный участок был подорван. Крым освободили в следующем, 1944 году, после чего с использованием немецких конструкций железнодорожный мост с Крыма на Кавказ все же был построен. Но он простоял лишь полгода. Как ни странно это звучит, мост не выдержал напора льдов. Да, это не Арктика, а всего лишь Азовское море — самое мелкое море на Земле, которое очень быстро нагревается и так же быстро остывает. Зимой тут формируются ледяные поля, изредка море замерзает целиком. Затем при повышении температуры ледяной покров начинает трескаться, распадаться на отдельные льдины, и мощный ветер гонит их в Черное море через пролив. Временами льдины нагромождаются друг на друга, образуют торосы, что только усиливает нагрузку на любую конструкцию, которая встанет в водах пролива. Поддавшись мощи ледохода, несколько пролетов советского моста треснули и обрушились. По решению тогдашнего руководства мост временно демонтировали. Но нет ничего более постоянного, чем временное. Посреди пролива можно и ныне видеть огрызки металлических опор. Вопрос о строительстве нового моста многократно поднимался и в СССР, и в межгосударственных отношениях России с уже независимой Украиной, но реально к делу приступили лишь тогда, когда возникла острая политическая и экономическая необходимость.

Этап 1 Этап 1 Устройство фундаментов и сооружений опор.

Сроки очень жесткие. Но ведь пролив не речка. Даже в самых узких его местах расстояние от берега до берега составляет несколько километров. Значит, при возведении конструкций моста необходимо использовать строительную технику на плавучих платформах. И она, конечно, используется, но и здесь климат вносит свои коррективы: в феврале 2016 года было отмечено 250 часов штормового моря. В шторм работы с плавсредствами невозможны. Вот и еще один вызов строителям со стороны природы.

Этап 2 Этап 2 Сборка и монтаж пролётных строений.

Дамбу строили не зря

Так как же российские инженеры решают все эти проблемы, связанные с рельефом и климатом, и почему мост должен и будет стоять незыблемо, соединяя континент с полуостровом? Чтобы получить ответы на все эти вопросы, «Популярная механика» обратилась к генеральному подрядчику строительства — компании ООО «Стройгазмонтаж», где нам рассказали о технических деталях проекта.

Этап 3 Этап 3 Устройство автодороги и ж/д путей.

Двухуровневый транспортный переход, который будет состоять из четырехполосной автодороги и двухколейного железнодорожного пути, пройдет не по самому короткому маршруту, соединяющему берега. Короче был бы северный маршрут, проходящий примерно в том месте, где простоял свои полгода злосчастный железнодорожный мост — в районе песчаной косы Чушка. Но строительство моста в этом районе повлекло бы за собой дополнительные проблемы. Во‑первых, здесь проходит паромная переправа и построены портовые сооружения — стройка явно помешала бы их функционированию. Во‑вторых, этот участок является более сейсмически опасным из-за разломов и грязевого вулканизма. Поэтому маршрут был проложен в том месте, где пролив шире. Зато там есть остров Тузла. Он относится к так называемым аккумулятивным образованиям, то есть песчаным наносам, которые по прихоти моря постоянно меняют конфигурацию. Когда-то здесь была цепь островов, потом цельная коса, соединяющая Тузлу с таманским берегом. В 1925 году шторм размыл косу, и Тузла снова стала островом. В 2003-м произошел первый российско-украинский конфликт вокруг Крыма. Россия начала строить дамбу от Таманского полуострова к Тузле, как бы восстанавливая размытую косу. В итоге пограничный спор удалось урегулировать, а строительство дамбы было остановлено. Теперь построенный участок дамбы будет частью транспортного перехода. Затем последует морской участок — мост, еще один сухопутный участок по Тузле и, наконец, еще один мост уже до Керченского полуострова.

Этап 4 Этап 4 Открытие движения и завершение работ.

В трубе и в бассейне

Строительству предшествовали многомесячные изыскания с комплексным анализом всех неблагоприятных условий: сейсмика, слабость грунтов, климат. Детальное заключение по сейсмической интенсивности района строительства представил Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. В итоге была разработана конструкция, способная переносить 9-балльные подземные толчки. В рамках изысканий были определены виды ледовых нагрузок по трассе мостового перехода — величина ледового поля, толщина, прочность льда. По результатам анализа были выполнены расчеты по определению нагрузок для опор на температурное расширение льда и на приходящие из Азовского моря ледовые поля.

В ходе подготовки проектной документации специалисты Крыловского государственного научного центра (Санкт-Петербург) в лабораторных условиях проверили, как будущий мост будет работать во время сильного шторма и ледохода. Для этого модель участка моста, напечатанную на 3D-принтере в масштабе 1:50, «продули» в большой аэродинамической трубе. Модель испытали ветром разной силы: от тихого до ураганного, с порывами до 56 м/с.

Тест на прочность во льдах прошел в экспериментальном бассейне. Здесь были установлены модели опор моста. Сотрудники научного центра намораживали лед с определенными физико-химическими свойствами и имитировали в бассейне разные ледовые режимы: пропускали между опорами ледяные поля и гряды торосов.

Проникновение в недра

Всего переход будет насчитывать 595 опор, каждая из которых встанет на свайный фундамент. Главная «хитрость» конструкции в том, что сваи применяются разные. На участках с толщей слабых грунтов будут использованы металлические трубчатые сваи диаметром 1420 мм. Они погрузятся в грунт на глубину до 94 м, чтобы опереться на твердые породы. Некоторые из них будут погружены с наклоном, что позволит эффективно распределить нагрузку в условиях высокой сейсмичности. Таким образом, бетонный ростверк, на который установят опору, будет отдаленно напоминать кухонную табуретку с расставленными в сторону ножками. Сколько будет этих ножек — зависит от конкретных условий в месте установки опоры. Чтобы избежать сложностей с транспортировкой, длинные трубчатые опоры собирают из отдельных секций. Подготовка секций ведется на технологической площадке, развернутой на Таманском полуострове. 12-метровые трубы сваривают между собой автоматическим способом на стационарных постах. Готовые секции (из двух или трех труб) перевозят на машинах на площадки строительства и устанавливают в кондукторы — специальные каркасы. После того как секция уходит в грунт, в кондукторе к ней приваривается следующая секция. Звучит это немудрено, однако на самом деле речь идет о технологически сложной сварке с созданием швов высокой точности. Такой объем работ по высокоточной сварке в России выполняется впервые. Погружение металлических трубчатых свай в акватории будет выполняться с помощью специальных передвижных устройств, вибропогружателей и гидромолотов.

Сваи Сваи Cваи, на которых встанут опоры транспортного перехода через керченский пролив, представлены тремя основными типами. длинные трубчатые сваи, которым предстоит пронзить толщу слабых грунтов, будут собираться из отдельных секций прямо на стройплощадке.

С учетом окружающей агрессивной среды трубчатые сваи (как и другие металлоконструкции моста) проходят антикоррозионную обработку. Специальное покрытие наносится в мобильном цехе, развернутом у строительной площадки. Здесь смонтирована технологическая линия, способная обрабатывать 12 секций труб за смену. Сначала труба проходит тепловую обработку, в результате которой с ее поверхности удаляются все загрязнения. Из печи труба отправляется в дробеструйную установку для дальнейшей очистки. Далее — процесс хроматирования, после которого трубу снова нагревают. На горячую поверхность наносят антикоррозийное и защитное покрытия. Трубу охлаждают и испытывают разными способами на прочность. Далее ее нумеруют, маркируют и заносят в компьютерную базу.

Рабочий мост и его опоры. Три рабочих моста будут возведены на месте строительства для подвоза стройматериалов и техники к морским участкам. Стройка должна продолжаться и в непогоду, и в шторм.

Также для создания фундамента опор при строительстве моста будут использованы железобетонные (квадратные в сечении) призматические сваи и буронабивные сваи (пробуренные скважины, заполняемые арматурой и бетонным раствором). Всего предполагается погрузить в грунт 5500 свай.

От моря к морю

Для прохода морских судов по Керченскому проливу, в целом довольно мелкому, с нестабильным рельефом дна, давно существует Керчь-Еникальский канал глубиной 8 м. Чтобы корабли могли свободно перемещаться из моря в море, над фарватером канала возводится специальный арочный пролет (все остальные пролеты — балочные). Пролет создаст для судов свободное пространство шириной 185 м и высотой 35. Протяженность пролета составит 227 м, а высота арок в высшей точке — 45. На этом участке автомобильный и железнодорожный пролеты будут стоять на опорах с фундаментами, для сооружения которых на глубину от 50 до 94 м погрузят более сотни стальных трубчатых свай. Сборку габаритных арочных пролетов выполнят на керченском берегу на специальной площадке. Ее оборудуют выкаточными пирсами для перемещения уже готовых пролетов к плавсистеме. По морю конструкции доставят к месту их установки на мостовые опоры. Монтаж будет выполняться с помощью специального подъемного устройства, которое включает несколько мощных домкратов грузоподъемностью 500 т каждый.

Моста еще нет, но мост уже есть. Как уже говорилось, штормовая погода может помешать работе над строительством с использованием плавсредств. Чтобы успеть в сжатые сроки и не зависеть от капризов стихии, до начала основной стройки возводятся три рабочих моста в акватории (первый уже сдан и используется), которые обеспечат доставку материалов и подход тяжелой техники к морским участкам строительства. Именно в опору одного из вспомогательных мостов в марте этого года врезался турецкий сухогруз, что стало первым серьезным инцидентом на строительстве транспортного перехода. К счастью, авария не нанесла серьезного ущерба строительным объектам и не нарушила сроков, так что, если все пойдет по плану, в 2018 году через Керченский пролив будет организовано автомобильное движение, а год спустя пойдут поезда.

Статья «Мост над древней рекой» опубликована в журнале «Популярная механика» (№5, Май 2016).
Понравилась статья?
Подпишись на новости и будь в курсе самых интересных и полезных новостей.
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.