Это интересно
- ОКД
- ЗКС
- ИПО
- КНПВ
- Мондиоринг
- Большой ринг
- Французский ринг
- Аджилити
- Фризби
Опрос
Полезные ссылки
РКФ
Все о дрессировке собак
Стрижка собак в Коломне
Поиск по сайту
Керченский мост: инженерная защита от проекта до реализации. Инженерная защита журнал
Вызов: Инженерная защита Сочи. Этап второй – эксплуатация
Аннотация
Инженерная защита в рамках проекта Сочи-2014 среди прочего призвана защитить инвестиции с олимпийскую стройку и обеспечить безопасность эксплуатации объектов. Для работ горном кластере в бассейне реки Мзымты было проведено комплексное полевое исследование селевых процессов. Защитные конструкции, установленные в этом районе, уже прошли проверку стихией. В ряде случаев было выявлено, что проектные характеристики прочности должны быть пересмотрены. В процессе строительства набережной и береговых укреплений в Имеретинской низменности шторм дважды повреждал конструкции.Сейчас работты возобновлены, но требуется взять поправку на изменение стока Мзымты после строительства в ее устье грузового порта.
Опыт возведения олимпийских объектов в Сочи показал, что государственные усредненные стандарты строительства не универсальны. Сложные гидро- и геологические условия северо-восточного побережья Черного моря стали одной из причин роста первоначальной сметы. И одной из самых крупных статей расходов стала инженерная защита сооружений.
Селевая и сейсмическая активность, штормовая угроза со стороны моря – строителям пришлось делать поправки на эти факторы уже в процессе работ. В итоге олимпийский проект 2014 года стал во многом полигоном для испытания инженерных защитных технологий, так как на кону были не только миллиардные капиталовложения и человеческие жизни, но и престиж страны.
Инженерная защита сооружений в районах со сложной гидро- и геологической обстановкой всегда связана с высоким уровнем финансовых затрат. Но в определенной степени она окупается, так как не только обеспечивает безопасность дальнейшей эксплуатации конструкций, но и защищает инвестиции, вложенные в их возведение и ремонт. Хотя эту статью сопутствующих расходов часто относят к второстепенным, в итоге в процессе строительства «природа берет свое»: строителям приходится корректировать планы, пересматривать чертежи, привлекать дополнительные рабочие силы, увеличивать сроки работ – все это соответственно влияет и на бюджет предприятия.
С подобной ситуацией столкнулись строители спортивных и инфраструктурных объектов к Олимпиаде Сочи-2014. Для сочинского региона характерны грунты с высокой подвижностью, особенно в бассейне реки Мзымта, где предполагалось строительство объектов горного кластера, и на Имеретинской низменности, куда поместили главные стадионы соревнований. Кроме того, северо-западное побережье Черного моря периодически подвержено сильным штормам мощностью в 5-7 баллов. В первоначальном проекте новой набережной этот фактор не учитывался, что соответственно отразилось на строительстве: в 2010 и 2013 годах стихия значительно повредила береговые укрепления, а в некоторых местах отодвинула береговую линию на расстояние до 100 метров вглубь материка.
Ряд затруднений был связан и со слабой изученностью уникальной специфики местной геологической обстановки: проект такого масштаба предпринимался на территории города Сочи впервые, в результате обнаружилось, что для его осуществления необходимо подробное изучение гидро- и геодинамики отдельных районов. Изыскания проводились уже в процессе строительства, что в свою очередь отодвинуло сроки сдачи объектов и увеличило их стоимость.
Бассейн реки Мзымта: неустойчивое равновесие
Селевая угроза – это постоянный фактор, воздействующий на жизнь людей и инфраструктуру бассейна реки Мзымта. Примерно с середины 1980-х годов район находился под постоянным наблюдением «Росгидромета», поэтому к моменту проведения в Сочи в 2014 году Олимпийских игр собранные сведения позволяли обеспечить строителей спортивных объектов как минимум общей информацией о геологической угрозе в Горном кластере. Но для гарантии полной безопасности строительства и эксплуатации олимпийских объектов лаборатория лавинных и селевых процессов Сахалинского филиала Дальневосточного геологического института ДВО РАН и АНО НИЦ «Геодинамика» провела отдельное объемное и системное полевое исследование селевых процессов в бассейне Мзымты, завершенное в 2010 году. Оценка селевой опасности и спектр мероприятий по противоселевой защите были представлены строителям. Ориентируясь на эти данные, «Олимпстрой» должен был обеспечить объекты, в частности, санно-бобслейный комплекс, Верхнюю Медиадеревню, комплекс трамплинов и водозабор на реке Бешенке, соответствующим уровнем инженерной защиты.
Значительное количество атмосферных осадков и крутые склоны, в основе которых – молодые горные породы и легкоразмываемые сланцы, являлись и являются основными факторами селеобразования в бассейне Мзымты. В периоды интенсивного таяния снега и затяжных дождей насыщенные крупными обломками горных пород пласты устремляются вниз, захватывая все новые и новые массивы грунта со дна и бортов устоявшихся селевых русел, что обусловливает высокую частоту бедствий, большую дальность выброса и крупные объемы селей. Наблюдения, сделанные в этом регионе в период с 1978 по 2010 годы, позволили определить повторяемость бедствий. Так сели объемом до 1000 м³ происходят в среднем 1 раз в 1 – 3 года, объемом до 50 000 м³ – раз в 5 – 7 лет, объемом до 100 000 м³ – раз в 10 – 12 лет. Самые масштабные сходы, вовлекающие более 100 000 м³ грязи случаются раз в 15 лет.
Всего бассейн Мзымты вместе с ее притоками имеет более 100 селевых бассейнов, из которых девятнадцать относятся к категории особо опасных. По результатам более чем 30 лет наблюдений сели в бассейне Мзымты формировались преимущественно в августе-сентябре и декабре-январе. Но последний крупный селевой поток в бассейне Мзымты был зафиксирован в июне 2007 года. Тогда в селевом бассейне ручья Салымовского (приток Мзымты) со склонов сорвалось до 40 000 м3 грунта и скальных обломков. В результате русло Мзымты оказалось перегорожено, поврежден один из переездов через ручей. В период проведения строительных работ к Олимпиаде количество селевых оползней возросло и их график изменился по антропогенным причинам, из-за отвала строительных грунтов.
Меры по инженерной защите от селей: изменение русел рек, строительство селеуловителей, направляющих дамб и пр. – в определенном объеме были предприняты при строительстве олимпийских объектов. Так, в Красной Поляне были сооружены противоселевые дамбы, канализированные селевые лотки, галереи, установлены селевые сетки. Следует заметить, что эффективность сооружений инженерной защиты обусловливается не только качеством строительных работ, но и постоянным поддержанием объектов в рабочем состоянии.
О том, как обеспечивалась инженерная защита в бассейне Мзымты, можно судить по мероприятиям, реализованным на ручье Сулимовском. Там в нижней части зоны транзита были установлены противоселевые сети. Через определённое время сети были повреждены селем, при этом расчистка сеток после схождения не производилась. В результате, после схождения серии из пяти селей, вызванных ливневыми дождями, селевые сетки оказались переполненными. Сетки выдержали удар стихии, но ручей изменил русло и размыл технологическую дорогу.
Тем не менее, переполненные барьеры селевой массой помогли избежать схода селевых масс на основные кабельные линии электроподстанции «РОЗА-ХУТОР».
Другой пример – противоселевая галерея на федеральной автомобильной трассе от Эсто-Садок до устья реки Пслух. В апреле 2012 года она дважды подверглась испытанию на прочность: в первый раз металлогофрированная конструкция была повреждена на ширину до 50 м, а во второй – пробита и разрушена на ширину до 80 м.
Уже в ходе олимпийских строительных работ постоянная селевая угроза вносила коррективы в планы инженерной защиты территории. Сложная ситуация возникла при строительстве железнодорожной линии Адлер – Аэропорт Сочи. Весной 2011 года оползень нарушил возведение одной из опор на входе в железнодорожный туннель. Это потребовало от строителей после анализа ситуации внести коррективы в проект. Была рассчитана новая модель динамики склона: анализ полученных после происшествия данных показал, что объект возводился на крайне неустойчивом, насыщенном влагой участке. Необходимо было спрогнозировать дальнейшие возможные подвижки склона и заново рассчитать расположение и прочность удерживающих его конструкций. Как выяснилось, расчеты, использованные при первичном расчете конструкции, были основаны на действующем стандарте ГОСТ для подобных сооружений, когда реальное состояние и особенности грунта в данной местности требовало более комплексного укрепления. В итоге в проект были внесены коррективы, что позволило сдать объект в срок и обеспечить безопасность движения на данном участке железной дороги.
Постоянный геотехнический мониторинг новых сооружений и контроль за состоянием склонов в бассейне Мзымты будет необходим как минимум в течение ближайших нескольких лет. Наблюдения, полученные в ходе первоначальной эксплуатации объектов, позволят оценить эффективность конструкций в полной мере и составить прогноз дальнейшего развития селевой ситуации в регионе.
Имеретинская низменность: море наступает
Имеретинская низменность – другой пример сложных геологических условий строительства в Сочинском регионе. В отличие от гористой территории между реками Мзымта и Псоу, это приморская равнина, ограниченная устьями обеих рек. Но для нее также характерна неустойчивость грунтов, обладающих низкой несущей способностью; в некоторых местах нестабильные грунты простираются на глубину до 20 м. Высоты низменности колеблются от от 0 до 50 м над уровнем моря, поэтому территория регулярно подтапливается. Наравне с другими районами Северного Кавказа, она находится в сейсмоактивной зоне, но только здесь основная геологическая угроза исходит не от селей и оползней, а от возможности грунтов превратиться в жидкую массу и растечься даже при небольшом землетрясении в 3-4 балла могут. В таком случае все объекты строительства рискуют буквально утонуть в грязи.
Одной из основных задач для строителей Олимпиады было укрепление береговой линии, в том числе и создание портовой инфраструктуры в устьях рек. Побережье Сочи регулярно подвергается ударам стихии, особенно сильные штормы приходят в декабре – январе.
Сооружение набережной началось вместе с прочими работами по подготовке Сочи к Зимней Олимпиаде-2014. Предполагалось, что этот проект не только станет новой достопримечательностью города, но и обеспечит защиту комплексу спортивных стадионов в прибрежном кластере. Данный объект возводился при сотрудничестве Федерального агентства морского и речного транспорта, ФГУП «Росморпорт» и корпорации «Трансстрой». Но в декабре 2009 года шторм размыл строящийся грузовой порт в устье Мзымты – повреждения составили 90%. Как было позже установлено, по проектной документации вероятность большой волны составляла 1%, но прогноз оказался неверным.
16 февраля 2010 года в результате шторма был полностью затоплен пляж напротив Ледового дворца, размыта дорога, а береговая линия сократилась на 100 м. Ситуация повторилась в весной 2013 года. В ночь с 23 на 24 марта 7-балльный шторм смыл берегоукрепительные сооружения заново. Те конструкции, которые остались на месте, волны перехлестывали, проникая на расстояние от 50 до 100 метров вглубь материка.
Для того, чтобы понять причины неудач на разных этапах данного строительного проекта, необходимо обратиться к геологии сочинского берега. Здесь песчано-галечная пляжная полоса сформирована преимущественно за счет твердого стока из реки Мзымта. Морской склон Нижне-Имеретинской террасы изобилует подводными каньонами, и на расстоянии 50 м и 200 м от берега достигает 10 м и 100 м соответственно. Естественные наносы образуются вдоль берега в междуречье Мзымты и Псоу с северо-запада на юго-восток. Они же и засыпают подводные каньоны, препятствуя естественной эрозии. Но в процессе олимпийской стройки выборка гравийного грунта со дна нарушила эту сбалансированную систему.
В наследство от СССР Имеретинской низменности досталась такая система берегозащиты, при которой было необходимо поддержание естественной ширины пляжа по всей длине междуречья, а для защиты от штормового воздействия требовалось создание пологой насыпной дамбы из инертного материала. Эта система сдержек и противовесов работала вплоть до начала строительства порта в устье Мзымты к Олимпиаде. Когда сток реки претерпел изменения, твердый материал перестал поступать в отдаленные от устья подводные каньоны, что увеличило эрозию дна, подмыло уже существующие береговые укрепления и увеличило силу прибоя.
Берегоукрепительные сооружения Имеретинской низменности, построенные в Советский период были призваны регулировать перемещение наносов и перераспределять стоки, тем самым достигались снижение силы водного потока и его рассеивание. В проектировании учитывалась возможность низового размыва, причем с внушительным запасом прочности, способным принимать удар волны свыше 100 тонн на 1 м2. Но в рамках реконструкции инженерной защиты Имеретинской низменности был использован ростверк на более высокой линии уреза воды. В итоге шторм смог подмыть защитные сооружения, проникая под свайные основания, что вызвало их просадку и разрушение в 2010 и 2013 годах.
Инженерная защита: «капитальная» задача
Игры в Сочи стали крайне дорогостоящим спортивным проектом для России. Теперь одна из основных задач состоит в том, чтобы сохранить олимпийское наследие. Учитывая сложную гидро- и геологическую обстановку сочинского региона, следует поставить инженерную защиту объектов на первое место.
Летом 2014 года на пляжах Имеретинской низменности в Сочи возобновилось строительство берегоукрепительных сооружений. Можно не говорить, насколько важно завершить этот проект – несколько следующих штормов могут размыть берег настолько, что Олимпийский парк окажется под прямой угрозой затопления. Ключевым вопросом становится переосмысление предшествовавших проектов и выработка новой, комплексной концепции инженерной защиты.
Это в определенной мере касается и олимпийских сооружений горного кластера, а также новой транспортной инфраструктуры в бассейне реки Мзымта. Как минимум в ближайшие несколько лет эти объекты будут требовать постоянного геотехнического мониторинга. Контроль состояния склонов, отслеживание деформации самих сооружений после каждого селеопасного сезона, надзор гидрогеологической обстановки – все это не только сохранит «олимпийский капитал», но и даст материал для научного анализа, который позволит сэкономить денежные средства, время и иные ресурсы и на будущих масштабных стройках.
territoryengineering.ru
Новости журнала: «Инженерная защита в России»: объективная необходимость, другой версии не существует
8 октября 2015 года в рамках «Петербургского Международного Форума Инноваций» состоялась II Международная научно-практическая конференция «Инженерная защита в России». Спустя год после премьерной сессии, специалисты по обеспечению стабильности и безопасности эксплуатации широкого спектра инфраструктурных объектов и природных территорий собрались в Санкт-Петербурге в выставочном центре «Экспофорум», чтобы обсудить итоги уходящего года и определить перспективы развития отрасли инженерной защиты в будущем.
Николай Ютанов, главный редактор журнала «Инженерная защита», руководитель исследовательской группы «Конструирование будущего»Встречу открыл модератор конференции Николай Ютанов, главный редактор журнала «Инженерная защита», руководитель исследовательской группы «Конструирование будущего». Он напомнил, что в одном из последних исследований компания McKinsey установила, что для обеспечения сохранности и безопасности мировой транспортной инфраструктуры уже сегодня в ее защиту необходимо вложить 57 трлн долларов США. И без соответствующих решений и технологий решение данной проблемы невозможно. Россия же включает в себя регионы разного уровня природной и техногенной безопасности, и в ряде уголков страны обеспечение инженерной защиты находится на уровне жизненной необходимости, другой версии их развития не существует.
«Все это – вызов для специалистов сферы инженерной защиты, благодатное пространство для профессиональной деятельности, – резюмировал свое выступление Николай Ютанов. – Возможно, миру пора перейти к процедуре управления жизненным циклом добывающих, промышленных и инфраструктурных объектов с точки зрения инженерной защиты, что обеспечит признание специалистам отрасли, которого они так заслуживают».
Сергей Миронюк, ООО «Газпром-Инжиниринг»Начало первой секции конференции положил Сергей Миронюк, ООО «Газпром-Инжиниринг». В докладе «Инженерно-геологическое обоснование и опыт инженерной защиты морских сооружений от опасных геологических процессов и явлений» он описал технические решения в области инженерной защиты, доступные для компании, и подробнее остановился на реализации таких транспортных газовых проектов проектов, как «Голубой поток», трубопровод Джубга – Лазоревское – Сочи, «Нордстрим», Штокманское ГКП и других.
В шельфовых зонах угрозу представляют оползни, обрушения выходов скальных пород, разломы, сейсмическая активность. Он отметил, что хотя основные задачи по инженерной защите объектов лежат на проектировщиках, рекомендации специалистов по инженерно-геологическому обоснованию востребованы и незаменимы.
К сожалению, во многих случаях безопасность сооружений обеспечивается в рамках «раннеиндустриальной» концепции, когда процедура защиты осуществляется постфактум, после ввода объекта в эксплуатацию. Нормативные документы, такие как СТУ, крайне консервативны в вопросах инженерной защиты, они обязывают закладывать в конструкции повышенный запас прочности, что несоразмерно увеличивает стоимость строительства. Расчет угроз в рамках динамической модели рисков мог бы значительно снизить расходы на инженерную защиту и способствовал бы внедрению современных решений на объектах газовой отрасли.
Фрунзе Беков, ООО «Габионы Маккаферри СНГ»Беседу продолжил Фрунзе Беков, ООО «Габионы Маккаферри СНГ», который презентовал доклад «Инженерные решения компании Maccaferri». В качестве примеров он привел такие проекты, как многофункциональный пруд и защита от камнепадов и эрозии газопровода в Сочи, строительство подпорной стенки на территории Михеевского горно-обогатительного комбината, защита от эрозионных процессов вала Тобольского кремля, армирование грунта под нефтяной резервуарный парк КТК2 (Новороссийск) и другие.
Павел Гресков, «ЭСТМ»Выступление «Технологии контроля эрозии в задачах инженерной защиты объектов воздействия», представленное Павлом Гресковым, «ЭСТМ», продолжило тенденцию к детализации проблемы инженерной защиты – от газовых мегапроектов до решения конкретных и локальных задач.
Контроль эрозии – обязательная задача инженерной защиты по обеспечению равновесия и стабильного состояния поверхности земли на объектах, где ведутся грунтовые или строительные работы. Применяемый компанией «ЭСТМ» метод оценки позволяет не только оценивать эрозийный потенциал склонов в конкретном регионе и в течение определенного сезона, но и определить эффективность мероприятий, направленных на минимизацию ущерба. И в данном случае наиболее эффективной методикой является озеленение склонов с применением технологии гидропосева.
Вера Колпакова, «Алькомп Инжиниринг»Вторую секцию начал доклад Веры Колпаковой, «Алькомп Инжиниринг», «Мониторинг среды и объектов как этап жизненного цикла системы инженерной защиты». По данным исследований международных консалтинговых компаний SGI и Gartner, 94 проекта из 100 приходится начинать заново или существенно корректировать из-за дефицита или недостоверности данных. Докладчик акцентировал внимание, что затраты на мониторинг необходимо включать во все этапы жизненного цикла проекта, что позволит значительно повысить его качество и реализуемость.
Создание математической модели опасных процессов позволяет определить расчетные параметры системы мониторинга. Он разрабатывается независимо от расчетной модели объекта и определяет спектр точек, требующих контроля в ходе эксплуатации, что в итоге позволяет более достоверно оценить соответствие строения проектным решениям. Мониторинг в процессе строительства приводит математическую модель, объект и окружающую среду в общему знаменателю, что обеспечивает объективный прогноз потенциальным деформациям в будущем.
Александр Баринов, «Geobrugg AG – Geohazard Solutions»Александр Баринов, «Geobrugg AG – Geohazard Solutions», в докладе «Рынок инженерной защиты России: основные препятствия развитию» дал оценку развития отечественной индустрии. В Европе, которая состоит из небольших по сравнению с территорией России стран, число проектов по инженерной защите в несколько раз выше. И одной из проблем, тормозящих развитие отрасли – отсутствие четкого распределения ответственности. Также существует множество недоработок в нормативной базе, а контролирующие органы связаны устаревшими нормативными документами и не способны пропустить на рынок более экономичные и простые решения инженерной защиты.
Александр Крупник, «Престо-Русь»Александр Крупник, «Престо-Русь», представил доклад «Эффективное обеспечение инженерной защиты объектов в сложных геологических условиях с применением инновационных отечественных материалов и конструкций», где презентовал последние разработки компании – пространственно-полимерные решетки, гибкие бетонные плиты и другие.
В финале конференции живую дискуссию вызвал вопрос управления сферой инженерной защиты в России – трехсторонней коммуникации между государственными органами, ответственными за нормативное регулирование рынка, организациями, нуждающихся в подобных инженерных решениях и специалистами. Участники конференции определили, что возможной версией развития событий является создание отраслевой организации, которая возьмет на себя функцию диалога с властью, будет отстаивать, а в некоторых случаях и лоббировать интересы индустрии в целях стабильного и рационального развития экономики страны.
«Множество вопросов развития инженерной защиты в России требуют решения, и я рад, что при всех непростых факторах жизни отрасли наши коллеги демонстрирую такой живой интерес, – подвел итог конференции Николай Ютанов. – Рынок инженерной защиты России находится в поиске, решение вопросов обеспечения безопасности строительства и эксплуатации инфраструктурных объектов должно стать системной задачей, вписанной в картину объективной реальности».
Проведение следующей сессии конференции «Инженерная защита в России» намечено через год, и ее формат и тематику еще предстоит определить. Тем не менее заложенный обычай регулярных встреч просто обязан стать традицией, которая еще на один шаг приблизит страну к светлому и безопасному будущему.
territoryengineering.ru
Конструирование будущего: Керченский мост: инженерная защита от проекта до реализации
Уже в обозримом будущем Таманский полуостров и Крым соединит самый протяженный в России и Европе мост. К его разработке было привлечено множество научных институтов и инженерных бюро — всё, чтобы обеспечить будущей переправе стабильность эксплуатации и гарантировать безопасное движение судам, железнодорожному и автомобильному транспорту. Деталями проекта, реализация которого уже началась, поделился Виктор Галас, заместитель директора по проектированию ЗАО «Институт Гипростроймост – Санкт-Петербург» — организации, ставшей главным проектантом моста через Керченский пролив.
Виктор Галас, заместитель директора по проектированию ЗАО «Институт Гипростроймост – Санкт-Петербург»– В 2014 году Экспертный совет при Научно-техническом совете ГК «Автодор» рассматривал более 70 вариантов транспортного перехода через Керченский пролив, разработанных разными проектными организациями. Чем было обусловлено такое обилие вариантов? В чем заключались основные различия между ними?
– Объект, без всяких сомнений, знаковый. Такого рода сооружения всегда были и будут воплощением лучших инженерных решений в транспортном строительстве. Вполне естественно, что большинство профильных проектных организаций, обладая широким спектром приемов проектирования и строительства в различных регионах нашей страны, предлагали свои варианты решения такой сложнейшей задачи.
Среди них, как известно, были варианты прохождения транспортного перехода в четырех створах – Северный, Жуковский, Еникальский и Тузлинский. Предлагались варианты мостов различного исполнения (совмещенные, раздельные, балочные, арочные, вантовые и других систем), тоннелей, сооружаемых щитовым способом или методом опускных секций, а также комбинации мостов, тоннелей, насыпей.
Если очень обобщенно, то это был выбор между двумя альтернативами – мост или тоннель – с учетом условий Керченского пролива: специфичной ледовой обстановки, сложной инженерно-геологической обстановки, высокой сейсмичности района строительства.
Основываясь на программе развития транспортных магистралей юга России и с учетом предложений организаций-проектировщиков, Госкомпания «Автодор» выполнила предпроектную стадию по выбору оптимальных технических решений. Были рассмотрены варианты с разными организационно-технологическими показателями строительства: материалоемкостью, трудозатратами, продолжительностью, стоимостью, численностью персонала строительства и так далее. Оценивалось развитие территорий и предприятий, сохранение историко-культурных памятников, минимизация экологического ущерба, бесперебойная работа существующих транспортных артерий. Результатом же стало определение оптимального створа транспортного перехода и необходимых инвестиций. Соответствующее предложение Экспертного совета в дальнейшем было одобрено межведомственной группой по обеспечению Крыма транспортным сообщением и руководством страны.
Короче говоря, выбор оптимального варианта был сложной многокритериальной задачей. Такой выбор, впрочем, типичен для принятия организационно-технологических решений в мосто- и тоннелестроении.
– И почему все-таки не прошел тоннельный вариант?
– Постройку тоннелей относят к одному из наиболее сложных видов строительных работ. Это объясняется стесненностью призабойной рабочей зоны и выполнением работ в условиях действия грунтового и гидростатического давления. Безусловно, эти особенности сооружения тоннеля могут быть решены различными техническими приемами. Например, прохождение в большой толще слабых грунтов щитовым способом может быть заменено на решение с опускными секциями, но такое решение будет тесно связано со штормовыми, ледовыми и судоходными условиями района строительства… В итоге, с учетом многокритериальной оценки тоннельные варианты оказались менее эффективными в данных условиях по сравнению с мостовыми.
– Свое предложение представлял Экспертному совету и ЗАО «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.
В то же время технология сооружения пролетных строений, предложенная нашим институтом, широко применяется в отечественной практике. 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.
Сейчас 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.
– Какие технологии и методы использовались в изысканиях?
– Применялся весь спектр инструментов, оборудования и научных резервов. Выполнялось лазерное сканирование для составления топопланов масштаба 1:2000, при наземном картировании использовалась современная спутниковая аппаратура и оборудование. При выполнении инженерно-геологических изысканий, кроме проходки скважин и отбора монолитов из них, были проведены инженерно-геофизические исследования, включающие сейсмические, электрические и магнитные методы как на суше, так и в акватории.
Кроме этого проводится большой объем полевых опытных работ: статическое зондирование, дилатометрия, штамповые испытания, испытания на срез целиков грунта в шурфах, испытания слабых грунтов на срез «крыльчатка», испытания грунтов статическими и динамическими нагрузками на сваю, испытания грунтов на выдергивание сваи, испытание грунта сваями на горизонтальную нагрузку. Лабораторные исследования монолитов грунта выполняются в ведущих лабораториях страны: ВНИИГ им. Веденеева, «Мостдоргеотреста», МГУ им. Ломоносова, Санкт-Петербургского горного института, Института экологии РАН; выполнен значительный объем исследований в приборах трехосного сжатия.
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?
– 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 эксплуатациипредусмотрена система мониторинга за поведением мостовых конструкций.
– Какие опасные природные процессы и явления присутствуют в зоне строительства Керченского моста?
– 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.
– Какими специфическими характеристиками обладает морское дно в районе строительства? В чем его, если так можно сказать, индивидуальность?
– 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 баллов на разных участках по трассе перехода.
Еще одна особенность – наличие в верхних слоях геологической толщи сейсмически неустойчивых грунтов. Такие грунты склонны к разжижению или потере своих прочностных свойств при динамическом сейсмическом воздействии. Динамические свойства грунтов были изучены в МГУ им. Ломоносова. Рекомендации МГУ также были учтены в проектных решениях опор мостов.
Визуализация проекта моста через Керченский пролив– А существует ли риск глубинных разломов?
– 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: для периода повторяемости 500 лет от 7,7 до 8,6 баллов; для периода повторяемости 1000 лет от 8,1 до 9,0 баллов; для периода повторяемости 2000 лет от 8,5 до 9,3 баллов.
– И какими средствами нивелированы все эти опасные явления?
– Опять-таки за счет проектных решений 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. В основном это таманский берег. На керченской стороне, где грунт наиболее благоприятен для строительства, возводятся опоры с фундаментами из призматических свай сечением 400 х 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. Другой пример реализуемых проектных решений – применение специализированных антисейсмических систем. Так что мы говорим о комплексном подходе.
– Сложную геологическую структуру имеют и берега пролива – для них характерна высокая оползневая активность. Какие участки обладают наименьшей стабильностью и почему? Что было или будет предпринято, чтобы обеспечить безопасность эксплуатации моста?
– Оползневая активность на побережье Крыма известна давно и изучалась в советский период целым рядом авторов. Нами был выявлен оползнеопасный участок в зоне выхода мостового перехода на побережье в районе Керчи. Для предотвращения развития оползневой активности были выполнены работы по выполаживанию склона, его озеленению, предотвращению его замачивания, устроена система отвода поверхностных вод по дренажным канавам, разбита система реперов и ведется мониторинг за смещением склона. За год с начала проведения наблюдений можно сказать, что подвижки склона остановлены. Соответствующий мониторинг предусмотрен на все время строительства.
Оползневая активность в районе прохождения трассы мостового перехода через береговую линию на таманском берегу невысокая, при проведении изысканий смещений поверхности и склона не зафиксировано. С целью предотвращения активизации оползневых процессов предусмотрено сооружение специальных водоотводных канав, устройство берм, выполаживание проектируемой выемки с закреплением склона путем высевания трав.
– Вы упомянули, что Керченский пролив отличает специфическая ледовая обстановка. Ситуация характерна в первую очередь для зимних месяцев?
– Да, лед бывает. Но правильнее было бы сказать, что в проливе мы наблюдаем 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 ото 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 исчез.
– И тем не менее насколько этот факт значим для проекта моста?
– В створе мостового перехода возможно присутствие как ослабленного льда, так и сплоченного. Так что в суровые зимы мостовые опоры могут быть подвержены ледовому воздействию разных типов — воздействию от движущегося льда из Азовского моря, торосов, подвижке ледяного поля и температурного расширения льда. При выполнении расчетов ледовых нагрузок на мостовые опоры эти факторы были тщательно изучены.
В ледовом бассейне Крыловского государственного научного центра проводились модельные испытания трех различных вариантов опор моста в условиях Керченского пролива.
Кстати, пожалуй, это были одни из самых ярких изыскательских работ. Чаша ледового бассейна Центра частично находится внутри холодильной камеры. Для приготовления льда необходимо было распылять соленую воду в атмосфере бассейна, предварительно охлажденной до температуры от минус 25 до минус 30 °С. Для распыления использовалась технологическая тележка, перемещающаяся по рельсам бассейна. При применении такой технологии рост моделированного льда происходит, как рост снежного покрова, — снизу вверх. Требуемая толщина ледяного покрова достигалась заданием нужного количества циклов намораживания (количества пробегов технологической тележки). При этом ледяной покров сразу после окончания «засева» образуется в виде слоя, состоящего из отдельных гранул льда. Для придания этому слою заданных свойств используется специальный температурный режим, включающий фазы сохранения, упрочнения и термообработки.
После намораживания поля моделированного льда важнейшей технологической задачей был контроль физико-механических свойств полученного льда. Для этого проводился ряд стандартных измерений, которые выполнялись в соответствии с рекомендациями международного комитета опытовых бассейнов. Модельные исследования выполнялись в режиме обращенного движения — буксировки моделей опор моста, жестко прикрепленных через динамометр к буксировочной тележке, в неподвижных ледяных образованиях. Имитатор дна перемещался вместе с моделью со скоростью, заданной буксировочной тележкой.
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 течение 8–10 часов готовы прибыть для дробления ледовых полей.
– А что с ветровыми нагрузками на конструкции моста?
– Трасса моста проходит 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.
– Как новый мост скажется на экосистеме Керченского пролива? Насколько проект соответствует принципам устойчивого развития и рационального природопользования?
– При разработке проектной документации, безусловно, проведена комплексная оценка воздействия на объекты окружающей среды. Разработка соответствующих материалов велась с максимальным привлечением общественности и научного сообщества. В Керчи и Тамани прошло несколько круглых столов, а затем общественные слушания, на которых местные жители и специалисты поставили перед нами вопросы и выдвинули предложения по экологически значимым решениям строительства и эксплуатации моста. Проектные решения также были проработаны специальной экспертной группой, созданной для экологического сопровождения проекта при Министерстве природных ресурсов и экологии России.
Как итог: предусмотрен комплекс мероприятий по снижению негативного воздействия на экосистему Керченского пролива. Перечень мероприятий по охране окружающей среды в составе проектной документации разработан в соответствии с действующими требованиями и прошел все необходимые экспертизы.
При оценке воздействия на водные биологические ресурсы Керченского пролива рассчитан ущерб от реализации проекта, предусмотрены мероприятия, направленные на компенсацию ущерба — через искусственное воспроизводство водных биоресурсов как в период строительства, так и на время эксплуатации. Для сохранения водоплавающих птиц на закрытых акваториях Запорожско-Таманского государственного природного заказника и лиманов острова Тузла проектом предусмотрено обустройство искусственных мест гнездования и подкормки.
При выполнении природоохранных мероприятий, предусмотренных проектом, воздействие на экосистему Керченского пролива оценивается как допустимое.
– Расскажите, пожалуйста, об антропогенных рисках. Какие решения обеспечат безопасное движение транспорта по мосту и, что не менее важно, безопасное судоходство через пролив 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.
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.
– Сложно было провести проект через государственную экспертизу? Или благодаря высокой важности стройки проекту были обеспечены «ускорение и режим наибольшего благоприятствования»?
– Экспертизу проекта проводило ФАУ «Главгосэкспертиза России». И должен сказать, каких-либо поблажек не было. Эксперты отнеслись к проектной документации со всей строгостью. И может быть, даже с удвоенной строгостью — как раз из-за высокой ответственности, которая лежит на всех нас при реализации столь масштабного проекта.
Мы вместе — и наш институт как генеральный проектировщик, и заказчик объекта ФКУ Упрдор «Тамань» Федерального дорожного агентства, и генеральный подрядчик ООО «СТРОЙГАЗМОНТАЖ», и «Главгосэкспертиза России» — предприняли все усилия для того, чтобы процесс рассмотрения проектной документации проходил в штатном режиме. Да, признаюсь, спали мало… Но ничего, выспимся, когда мост построим.
Знаете, здесь мне кажется важным отметить, что хотя я рассказываю о проекте, его авторами являются сотни профессионалов своего дела. В пиковые периоды число проектировщиков, участвовавших в разработке проектной документации, превышало 800 человек — от техников до главных инженеров проекта и начальников отдела. И это без учета изыскателей — археологов, геологов, экологов, специалистов научных центров и институтов! Для подготовки проекта было привлечено более 30 подрядных организаций со всей страны. Я уж не говорю о постоянном взаимодействии с мостостроителями — теми, кто переносит проект, что называется, с бумаги в реальность. И со службой заказчика — теми, кто контролирует ход реализации проекта и в итоге принимает работы, которые должны соответствовать проектной документации.
– Кстати, строительно-монтажные работы уже идут. Насколько данные, заложенные в проекте, 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.
– Есть ли в проекте и строительстве ноу-хау, инновационные внедрения? Что-то такое могли бы выделить?
– Любой строитель согласится, что rаждый объект, а тем более такого масштаба, сам по себе уникален и требует адаптации под него различных технологий. В части строительства – погружение наклонных металлических свай на глубину до 95 метров передвижными агрегатами без извлечения грунта с применением вибропогружателей и гидромолотов, антикоррозионная защита металлических свай порошковым покрытием, использование технологии Heavy Lifting для монтажа арочных пролетных строений, антисейсмические устройства индивидуального проектирования, используются современные системы навигационного оборудования, та же АСУДД.
– Есть ли какие-нибудь рекорды, которые поставит мост через Керченский пролив?
– Мостовой переход, напомню, составляет 19 км и претендует на звание самого протяженного автодорожного и железнодорожного транспортного перехода в России и Европе. Аналог в России — Президентский мост в Ульяновске (5,825 км), в Европе – Эресуннский мост (через пролив Эресунн, Швеция—Дания, 7,85 км). Ну а если про мировой масштаб, Китай все-таки не догнать: мост Донхай — 32,5 км, а мост через пролив Ханьчжоувань — 36 км. Но мы за такими рекордами и не гонимся. Наша задача — надежно и в срок соединить два берега, два региона — Крым и Кубань. С гарантией на 100 лет.
– Вы сейчас постоянно находитесь на месте строительства, в том числе часто в Керчи. Какие приоритетные задачи решаете?
– В проекте я практически с самого начала — включился в работу еще до подписания договора между ООО «СТРОЙГАЗМОНТАЖ» и институтом, так как в обязанности замдиректора по проектированию входит в том числе и работа с перспективными объектами. Из Петербурга перебрался в Тамань сопровождать проект на месте событий.
Со стороны Керченского полуострова завершаются работы подготовительного периода и начаты работы по возведению конструкций моста. Все эти работы требуют оперативного решения – с учетом обеспечения поставки материалов и конструкций, наличия оборудования и механизмов у подрядной организации.
Ну и сейчас мы работаем над рабочей документацией, объем которой в разы превышает объем проектной. Графики выпуска рабочей документации и строительства увязаны между собой: комплекты на конкретные конструктивные элементы выдаются заблаговременно, чтобы у строителей было время для подготовки к строительно-монтажным работам. А авторский надзор мы безусловно ведем до окончания строительства.
– Соединить берега Керченского пролива не удалось на протяжении всего XX века. Что позволяет реализовать этот проект именно сейчас?
– Существует понятие «жизненный цикл объекта» — период, в течение которого у заказчика формируется потребность в создании искусственного сооружения, затем осуществляются инженерные изыскания, проектирование, строительство, начинается эксплуатация. Отправной точкой в истории нашего моста я бы назвал поручение президента России о необходимости создания транспортного перехода через Керченский пролив, данное правительству в апреле 2014 года, и последовавшее за этим постановление правительства России No790 от 11 августа 2014 года «Об утверждении федеральной целевой программы “Социально-экономическое развитие Республики Крым и г. Севастополя до 2020 года”», когда прямая потребность наладить постоянное, независимое от погодных условий сообщение с Крымом была закреплена на федеральном уровне.
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.
В подготовке материала использованы иллюстрации и фотографии сайта «Крымский мост» — www.most.life
territoryengineering.ru
