- Пам'ять про зіткнення
- По сухому морю
- Війна і льоди
- Дамбу будували не дарма
- У трубі і в басейні
- Проникнення в надра
- Від моря до моря
Ідея витала в повітрі роки і десятиліття. Проекти створювалися, відкладалися, зазнавали краху. Багато говорили раніше і говорять зараз, ніби затія має присмак авантюри. Але так склалося, що всі сумніви відкинуті. Методично, з гігантським розмахом Росія будує міст до Криму - свій новий регіон. Не хочеться тут розводитись про політику - подивимося, що буде собою представляти цей транспортний суперкорідор, який запрацює, якщо все піде за планом, всього через пару-трійку років.
Для більшості жителів нашої країни російський Південь асоціюється перш за все з ласкавим сонцем і теплим морем, але в реальності природа тут сувора.
Пам'ять про зіткнення
По-перше, і Крим і Кавказ - гірські регіони. Гори кримські та кавказькі мають схожу природу і відносяться до так званої альпійсько-гімалайської геосинклинальной складчастості. Пояс складчастості почав формуватися ще в мезозої (приблизно 50 млн років тому), коли Євразійську плиту з півдня почали «тиснути» дрейфують Африканська, Аравійська і Індостанська плити. Цей процес не припиняється досі, а тому гори пояса складчастості продовжують рости. А значить, є сейсмічно небезпечною зоною. Крим і Кавказ не виняток. Безпосередньо там, де знаходиться Керченську протоку, через який зводиться міст, високих гір немає, але геологія цього зниженого ділянки також вельми складна. Можна сказати, що в цих краях помирав великий океан Тетіс, який проіснував близько мільярда років і перед загибеллю поділяв стародавні континенти Лавразию і Гондвану. Потім похідні цих континентів почали «з'їжджатися», і Тетіс розпався на кілька водойм, серед яких моря Середземне, Чорне, Каспійське, Аральське. Ці водойми переживали, як кажуть в гідрології, трансгресії і регресії. Рівень в них то підвищувався, і вони розливалися на великих територіях, зливаючись один з одним, то знижувався, і тоді моря перетворювалися в озера і втрачали зв'язок між собою. Всі ці водойми різних епох залишали шари донних відкладень. Найбільш древні, покриті шаром більш нових, занурювалися вниз, перетворювалися в тверду породу. Свіжі відкладення залишалися до пори до часу пухкими і м'якими. Однак часом траплялося так, що стародавні тверді відкладення піддавалися дії тектонічних сил і м'яли, утворюючи складки у вигляді синкліналей і антиклиналей. А оскільки ці породи тверді і непластичною, то в процесі м'яття в них часто утворювалися розломи, що загрожує сейсмічними погрозами. Саме такі розломи сформували ложе Керченської протоки. Але поверх складчастості водойми утворювали нові шари відкладень. І це ще одна проблема: для установки опор моста тут занадто хитке дно, складене з відносно стискається, газонасиченого глинистого грунту. Це продукт дії не тільки моря, але і річки.
По сухому морю
Відразу виникає питання: звідки взялася річка в Керченській протоці? 12-14 тисяч років тому Чорне море зазнало чергову регресію, його рівень знизився приблизно на 100 м, а дрібне Азовське море просто висохло. За що залишилася від нього сухий долині пробив свою дорогу палео-Дон - древній попередник сучасної російської річки. Річка сформувала гирлі в 50 км на південь від тоді не існувало Керченської протоки, але давня долина річки проходила точно між Кримом і Кавказом, утворивши під собою подушку з піску і мулу завтовшки метрів сімдесят. Тепер долина прихована водами протоки. І над усім цим треба побудувати міст.
Технічні параметри об'єкта
Війна і льоди
Крім ризикованою геології є ще і клімат. Невже на Півдні поганий клімат? Так, будівництва моста через Керченську протоку він явно не сприяє. Міст адже вже будували. У 1943 році, щоб полегшити відступ німецьких військ з Тамані, гітлерівці вирішували питання забезпечення переправи через протоку. Спочатку була побудована канатна дорога, але з її вантажопідйомністю ні танк, ні іншу техніку через протоку НЕ перевезеш. Гітлер наказав Альберту Шпеєр, знаменитого архітектора, міністру і керівнику Organisation Todt (державної військово-будівельної компанії) забезпечити зведення протягом півроку постійного автомобільно-залізничного моста. Конструкції мосту справили в Німеччині і доставили до місця будівництва. Міст був готовий на третину, коли тиск Червоної армії на німецькі війська в Тамані посилився настільки, що стало вже не до моста. Побудований ділянку був підірваний. Крим звільнили в наступному, 1944 році, після чого з використанням німецьких конструкцій залізничний міст з Криму на Кавказ все ж був побудований. Але він простояв лише півроку. Як не дивно це звучить, міст не витримав напору льодів. Так, це не Арктика, а всього лише Азовське море - найдрібніше море на Землі, яке дуже швидко нагрівається і так само швидко остигає. Взимку тут формуються крижані поля, зрідка море замерзає цілком. Потім при підвищенні температури крижаний покрив починає тріскатися, розпадатися на окремі крижини, і потужний вітер жене їх в Чорне море через протоку. Часом крижини нагромаджуються один на одного, утворюють тороси, що тільки посилює навантаження на будь-яку конструкцію, яка постане в водах протоки. Піддавшись мощі льодоходу, кілька прольотів радянського моста тріснули і обрушилися. За рішенням тодішнього керівництва міст тимчасово демонтували. Але немає нічого більш постійного, ніж тимчасове. Посеред протоки можна і нині бачити огризки металевих опор. Питання про будівництво нового моста багаторазово піднімався і в СРСР, і в міждержавних відносинах Росії з уже незалежної України, але реально до справи приступили лише тоді, коли виникла гостра політична і економічна необхідність.
Етап 1 Пристрій фундаментів і споруд опор.
Терміни дуже жорсткі. Але ж протоку НЕ річка. Навіть в самих вузьких його місцях відстань від берега до берега становить кілька кілометрів. Значить, при зведенні конструкцій моста необхідно використовувати будівельну техніку на плавучих платформах. І вона, звичайно, використовується, але і тут клімат вносить свої корективи: в лютому 2016 року було відзначено 250 годин штормового моря. У шторм роботи з плавзасобами неможливі. Ось і ще один виклик будівельникам з боку природи.
Етап 2 Збірка і монтаж прогонових будов.
Дамбу будували не дарма
Так як же російські інженери вирішують всі ці проблеми, пов'язані з рельєфом і кліматом, і чому міст повинен і буде стояти непорушно, поєднуючи континент з островом? Щоб отримати відповіді на всі ці питання, «Популярна механіка» звернулася до генерального підрядника будівництва - компанії ТОВ «Стройгазмонтаж», де нам розповіли про технічні деталі проекту.
Етап 3 Пристрій автодороги і ж / д шляхів.
Дворівневий транспортний перехід, який буде складатися з чотирьохсмуговій автодороги і двоколійного залізничного шляху, пройде не по найкоротшому маршруту, що з'єднує береги. Коротше був би північний маршрут, що проходить приблизно в тому місці, де простояв свої півроку злощасний залізничний міст - в районі піщаної коси Чушка. Але будівництво моста в цьому районі спричинило б за собою додаткові проблеми. По-перше, тут проходить поромна переправа і побудовані портові споруди - будівництво явно завадила б їх функціонуванню. По-друге, ця ділянка є більш сейсмічно небезпечним через розломів і грязьового вулканізму. Тому маршрут був прокладений в тому місці, де протоку ширше. Зате там є острів Тузла. Він відноситься до так званих акумулятивним утворень, тобто піщаним наносять, які за примхою моря постійно змінюють конфігурацію. Колись тут була ланцюг островів, потім цільна коса, що з'єднує Тузлу з Таманським берегом. У 1925 році шторм розмив косу, і Тузла знову стала островом. У 2003-му відбувся перший російсько-український конфлікт навколо Криму. Росія почала будувати дамбу від Таманського півострова до Тузли, як би відновлюючи розмиту косу. В результаті прикордонну суперечку вдалося врегулювати, а будівництво дамби було зупинено. Тепер побудований ділянку дамби буде частиною транспортного переходу. Потім відбудеться морська ділянка - міст, ще один сухопутну ділянку по Тузлі і, нарешті, ще один міст вже до Керченського півострова.
Етап 4 Відкриття руху і завершення робіт.
У трубі і в басейні
Будівництву передували багатомісячні дослідження з комплексним аналізом всіх несприятливих умов: сейсміка, слабкість грунтів, клімат. Детальний висновок щодо сейсмічної інтенсивності району будівництва представив Інститут фізики Землі ім. О.Ю. Шмідта РАН. В результаті була розроблена конструкція, здатна переносити 9-бальні підземні поштовхи. В рамках досліджень були визначені види льодових навантажень по трасі мостового переходу - величина льодового поля, товщина, міцність льоду. За результатами аналізу були виконані розрахунки щодо визначення навантажень для опор на температурне розширення льоду і на що приходять з Азовського моря льодові поля.
В ході підготовки проектної документації фахівці Криловського державного наукового центру (Санкт-Петербург) в лабораторних умовах перевірили, як майбутній міст буде працювати під час сильного шторму і льодоходу. Для цього модель ділянки моста, надруковану на 3D-принтері в масштабі 1:50, «продули» у великій аеродинамічній трубі. Модель випробували вітром різної сили: від тихого до ураганного, з поривами до 56 м / с.
Тест на міцність в льодах пройшов в експериментальному басейні. Тут були встановлені моделі опор моста. Співробітники наукового центру наморожують лід з певними фізико-хімічними властивостями і імітували в басейні різні льодові режими: пропускали між опорами крижані поля і гряди торосів.
Проникнення в надра
Всього перехід буде налічувати 595 опор, кожна з яких встане на фундамент палі. Головна «хитрість» конструкції в тому, що палі застосовуються різні. На ділянках з товщею слабких грунтів будуть використані металеві трубчасті палі діаметром 1420 мм. Вони поринуть в грунт на глибину до 94 м, щоб спертися на тверді породи. Деякі з них будуть завантажені з нахилом, що дозволить ефективно розподілити навантаження в умовах високої сейсмічності. Таким чином, бетонний ростверк, на який встановлять опору, буде віддалено нагадувати кухонну табуретку з розставленими в сторону ніжками. Скільки буде цих ніжок - залежить від конкретних умов в місці установки опори. Щоб уникнути складнощів з транспортуванням, довгі трубчасті опори збирають з окремих секцій. Підготовка секцій ведеться на технологічному майданчику, розгорнутої на Таманському півострові. 12-метрові труби зварюють між собою автоматичним способом на стаціонарних постах. Готові секції (з двох або трьох труб) перевозять на машинах на майданчики будівництва і встановлюють в кондуктори - спеціальні каркаси. Після того як секція йде в грунт, в кондуктора до неї приварюється наступна секція. Звучить це не дивно, проте насправді мова йде про технологічно складної зварюванні зі створенням швів високої точності. Такий обсяг робіт по високоточної зварюванні в Росії виконується вперше. Занурення металевих трубчастих паль в акваторії буде виконуватися за допомогою спеціальних пересувних пристроїв, віброзанурювачів і гідромолотів.
Палі Cваі, на яких стануть опори транспортного переходу через керченський протоку, представлені трьома основними типами. довгі трубчасті палі, які мають пронизати товщу слабких грунтів, будуть збиратися з окремих секцій прямо на будмайданчику.
З урахуванням навколишнього агресивного середовища трубчасті палі (як і інші металоконструкції моста) проходять антикорозійну обробку. Спеціальне покриття наноситься в мобільному цеху, розгорнутому у будівельного майданчика. Тут змонтована технологічна лінія, здатна обробляти 12 секцій труб за зміну. Спочатку труба проходить теплову обробку, в результаті якої з її поверхні віддаляються всі забруднення. З печі труба відправляється в дробеструйную установку для подальшого очищення. Далі - процес хроматування, після якого трубу знову нагрівають. На гарячу поверхню наносять антикорозійне і захисне покриття. Трубу охолоджують і відчувають різними способами на міцність. Далі її нумерують, маркують і заносять в комп'ютерну базу.
Робочий міст і його опори. Три робочих моста будуть зведені на місці будівництва для підвезення будматеріалів та техніки до морських ділянок. Будівництво повинна тривати і в негоду, і в шторм.
Також для створення фундаменту опор при будівництві моста будуть використані залізобетонні (квадратні в перетині) призматичні палі і буронабивні палі (пробурені свердловини, які заповнюються арматурою і бетонним розчином). Всього передбачається занурити в грунт 5500 паль.
Від моря до моря
Для проходу морських суден Керченською протокою, в цілому досить дрібному, з нестабільним рельєфом дна, давно існує Керч-Єнікальський канал глибиною 8 м. Щоб кораблі могли вільно переміщатися з моря в море, над фарватером каналу зводиться спеціальний арковий проліт (всі інші прольоти - балкові). Проліт створить для судів вільний простір шириною 185 м і висотою 35. Протяжність прольоту складе 227 м, а висота арок в найвищій точці - 45. На цій ділянці автомобільний і залізничний прольоти стоятимуть на опорах з фундаментами, для спорудження яких на глибину від 50 до 94 м занурять більше сотні сталевих трубчастих паль. Збірку габаритних аркових прольотів виконають на керченському березі на спеціальному майданчику. Її обладнають викаточнимі пірсами для переміщення вже готових прольотів до плавсістеме. По морю конструкції доставлять до місця їх установки на мостові опори. Монтаж буде виконуватися за допомогою спеціального підйомного пристрою, який включає кілька потужних домкратів вантажопідйомністю 500 т кожен.
Моста ще немає, але міст уже є. Як вже говорилося, штормова погода може перешкодити роботі над будівництвом з використанням плавзасобів. Щоб встигнути в стислі терміни і не залежати від примх стихії, до початку основної будівництва зводяться три робочих моста в акваторії (перший вже зданий і використовується), які забезпечать доставку матеріалів і підхід важкої техніки до морських ділянок будівництва. Саме в опору одного з допоміжних мостів в березні цього року врізався турецький суховантаж, що стало першим серйозним інцидентом на будівництві транспортного переходу. На щастя, аварія не завдала серйозного збитку будівельних об'єктах і не порушила термінів, так що, якщо все піде за планом, в 2018 році через Керченську протоку буде організовано автомобільний рух, а рік по тому підуть поїзди.
Стаття «Міст над стародавньою рікою» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №5, травень 2016 ).
Невже на Півдні поганий клімат?
