Smart Blogger

Smart Blogger
11 мая 2016

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.

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? 1214 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.

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.

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.

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.

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.

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 большои аэродинамическои трубе. Модель испытали ветром разнои 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.

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.

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» (№163, май 2016).