Начался первый этап по транспортировке и монтажу арок Крымского моста в Керченском проливе: строители поднимут на фарватерные опоры железнодорожную конструкцию общим весом более 6 тысяч тонн. В сложнейших технологических работах примут участие более 100 специалистов: инженеры, сотрудники научно-исследовательских институтов, моряки и обычные мостостроители.
«Морская операция в проекте Крымского моста без преувеличения уникальна для мостостроения: это транспортировка, а потом подъем и монтаж в условиях морской акватории с нестабильным гидрометеорологическим фоном арочной конструкции, вес которой превышает 6 тысяч тонн, — комментирует предстоящие работы заместитель гендиректора по инфраструктурным проектам ООО „СТРОЙГАЗМОНТАЖ“ Леонид Рыженькин. — Однако такая операция была бы невозможна без гигантского опыта, накопленного мостовиками в других проектах. Так что наша морская операция — результат многолетней практики и передовых технологий отечественного и мирового мостостроения».
Вся операция по установке пролета состоит из нескольких основных этапов. Перед началом каждого следующего этапа Службы контроля качества, авторский надзор и строительный контроль проверяют проведенные работы на соответствие технической документации, и подтверждают это соответствующим актом приемки.
Накануне строители подготовили конструкцию и погрузили на две плавучие опоры, образующие плавсистему. В ее основе — понтоны со специализированным палубным оборудованием. Погрузка арочного пролета была произведена после получения благоприятного метеопрогноза на ближайшие трое суток. Рано утром арка на плавучих опорах проделает пятикилометровый путь от берега к створу моста. В морской части операции принимают участие более 10 буксиров, катеров и других судов. А в основной части — будут участвовать более 100 специалистов.
Плавсистема будет заведена в створ между опорами фарватера и зафиксирована там якорными тросами. Максимальный зазор между опорами и плавсистемой может составлять 65 см. На самих опорах уже полностью подготовлено грузоподъемное оборудование: рабочие площадки, подъемные агрегаты, тросовые домкраты, насосные станции и другие приспособления.
«Пряди» высокопрочных тросов от 16 домкратов, установленных наверху опор фарватера, будут закреплены по обоим краям арочного пролета. В каждой «пряди» больше 40 тросов, таким образом, подъем арки будет производиться с помощью почти 700 тросов. Каждый домкрат обладает грузоподъемностью в 650 тонн, строителями обеспечено 40% запаса по подъемным механизмам, даже не смотря на вес арки в 6000 тонн.
Средняя скорость подъема арки на проектную высоту составит 5 метров в час. Максимально допустимое отклонение конструкции после завершения подъема вдоль оси моста не превысит 6 см, поперек оси — 3 см. После этого арка будет прикреплена к ригелям опор фарватера ветровыми связями.
Вся операция по установке арки на опорах фарватера не займет более 3 суток. На это время будет ограничено судоходство в Керчь-Еникальском канале. Стандартный режим плавания по фарватеру возобновится после того, как строители подтвердят надежность закрепления арки на проектной высоте.
Монтажные работы по окончательной установке арки железнодорожного моста на опоры завершится примерно через месяц. Они будут проводиться с рабочих площадок на фарватерных работах, поэтому судоходство в Керчь-Еникальском канале не будет ограничено.
Устанавливаемая железнодорожная арка — это комбинация из пролетного строения со сквозными главными фермами и аркой. Все элементы соединены подвесками.Движениепоездов происходит по элементам фермы, кроме этого арка выполняет и поддерживающую функцию.
В сентябре запланирована установка автодорожной арки Крымского моста. Общий вес обеих арок составляет около 11 тысяч тонн.
Длина судоходного пролета моста составляет 227 м. Благодаря тому, что подмостовой габарит имеет в ширину 185 м, а в высоту — 35 м, обеспечивается беспрепятственный пропуск всех судов, которые курсируют через Керчь-Еникальский канал.
Старт морского этапа
1. Собранную арку железнодорожного моста, вес которой составляет более 6000 тонн, приподняли с помощью домкратов над сборочным стендом. Специальными толкающими устройствами по выкаточным путям ее передвинули на 90 м к месту погрузки на плавучие опоры.
2. Отсеки понтонов наполнили водой для балласта до нужного уровня и завели под арочный пролет. После этого балласт постепенно сбрасывается, поднимая понтоны, на которые в итоге арка и погружается.
3. Образовались благоприятные погодные условия, необходимые для морского этапа операции. В течении 72 часов по прогнозам сила ветра не будет превышать 10 с, судоходство на фарватере в Керченском проливе будет приостановлено. Судовладельцы и капитаны были заранее предупреждены об этом, поэтому смогли скорректировать свое передвижение по каналу. 4. Арка начала свое движение к месту установки на опоры фарватера. Весь путь в 5 км плавсистемапреодолеет за несколько часов. Арку перемещает головной тянущий буксир и буксиры-толкачи. В качестве сопровождения выступают поддерживающие вспомогательные и маневровые буксиры и катера для связи и координации. Система проходит строго намеченный маршрут: заранее а мелководных участках акватории, которые соизмеримы по глубине с осадкой понтонов, были сделаны дноуглубительные работы. Сейчас глубина на намеченном пути движения составляет от 4 до 8 м. Фактически был сформирован маршрут для прохода плависистемы, который капитаны буксиров смогли изучить заранее. Проводились как тестовые мероприятия в акватории, так и тренировки на тренажера-симуляторах.
5. После окончания маршрута плавсистема будет заведена в створ и зафиксирована между опорами. Далее начнется подъем арки, который является ключевым моментом морского этапа операции. Строители с помощью мощного грузоподъемного оборудования поднимут конструкцию на проектную высоту 35 м, закрепят ее, смонтируютконцевые элементы пролета и установят на опоры.
6. После того, как плавучие опоры вернутся к керченскому берегу, их проверят и переоборудуют. Далее в такой же последовательности будет перевезена и установлена автодорожная арка, которая станет второй пролетной конструкцией. В итоге над фарватером появятся две арки, под которым смогут проходить суда.
7. После подъема арки судоходство по фарватеру возобновится в стандартном режиме.
Подготовка плавучей системы к перевозке арочных пролетов
Плавучая система для перевозки арочных пролетов представляет собой две плавучие опоры, каждая из которых состоит из двух стальных понтонов. На них установлены специальные системы и механизмы, которые осуществляют доставку арок к фарватеру и их подъем на опоры на проектную высоту.
Размеры плавучей опоры: длина — свыше 60 м, ширина — 35 м, высота — примерно 12 м. Дизель-гидравлические станции на борту питают все электрическое оборудование и систему балластных насосов для наполнения отсеков водой. Использование такой системы позволяет менять осадку плавучей опоры на 3 м.
Управление балластной системой полностью автоматизировано. Уровень заполнения отсеков фиксируется специальными датчиками и эти данные передаются по беспроводной связи на центральную информационную панель.
На каждой плавучей опоре есть система с автономными лебедками с электроприводом. Используя эти лебедки на палубах, плавсистема сможет зайти в створ между двумя опорами фарватера и зафиксироваться там. Троса крепятся за 6 специальных конструкций на сваях в акватории.
Плавучая система была специально разработана и создана сотрудниками Серморзавода для этой морской операции в Керченском проливе. Работы по созданию велись одновременно со сборкой арочных пролетов и строительством опор под арки с лета 2016 года.
Моделирование в Санкт-Петербурге процесса транспортировки
В Санкт-Петербурге в Крыловском государственном научном центре был смоделирован процесс транспортировки обоих арочных пролетов к месту установки на опоры фарватера. Специалистами были определены максимальные ветровые и волновые нагрузки, при которых допускается выполнение этой технологически сложной операции. Были рассчитаны количество буксиров, которые будут перемещать плавсистему с арочными пролетами, и схема их расположения. Также была определена траектория движения плавсистемы, при этом были учтены рельеф дна и скорость течения.
Для моделирования процесса были созданы макеты арок, понтонов и буксиров. Все испытания проводились в аэродинамической трубе и экспериментальном бассейне научного центра.
Заместитель начальника отделения гидроаэродинамикиКрыловского государственного научного центра Сергей Соловьев прокомментировал работу по моделированию процесса транспортировки арок: «Главными задачами в работе были: определение максимальных значений ветра, течения и волнения, а также их сочетание, при которых возможна безопасная транспортировка арок. И вторая задача — это проверка различных вариантов буксирного ордера. Аэродинамические характеристики определялись в ландшафтной аэротрубе, которая является единственной в России. Сейчас мы находимся напротив рабочей части этой аэротрубы. У нее есть несколько особенностей. Во-первых, это длина рабочего канала и наличие дискретной шероховатости, которая позволяет моделировать пограничный слой атмосферы. Моделирование пограничного слоя атмосферы существенно повышает точность определения ветровых нагрузок. Все испытания для определения ветровой нагрузки проходили для всех возможных направлений ветра. В настоящее время в рабочей части ландшафтной аэродинамической трубы установлен макет автомобильной арки в масштабе 1 к 60. Подобные испытания проводились и для железнодорожной арки. Для нее получились сопротивления и аэродинамические ветровые нагрузки гораздо больше, поэтому они требуют больших буксиров и большей мощности».
Также он рассказал о проведенных после проведения экспериментов расчетах и создании модели транспортировки: «После завершения всех экспериментальных работ мы приступили к разработке математической модели. Она описывает движение всей транспортной операции и всех транспортируемых объектов. Эта математическая модель разрабатывалась специально для тренажерного комплекса, в котором мы сейчас находимся. В этом тренажерном комплексе каждое рабочее место имитирует пульт управления буксиром. В процессе проведения математического моделирования руководитель операции дает команды всем судоводителям. Это нужно для того, чтобы удерживать транспортную систему в виде арок и буксиров, чтобы она не вышла за пределы канала. А за пределы канала ее пытается сдвинуть либо ветер, либо течение, либо волнение, либо сочетание этих внешних погодных условий. В разработанную математическую модель в качестве исходных данных загружалась ветровая нагрузка, полученная экспериментально в ландшафтной аэродинамической трубе, а также все гидродинамические характеристики, которые получены в опытном бассейне Крыловского центра. Также исходными данными для математической модели являлись характерные для Керченского пролива ветер, волнение и течение. В результате моделирования был получен важный результат, что есть ограничения на проведение данной операции по скорости ветра — она не должна превышать 10 метров в секунду».
Сергей Соловьев рассказал о том, как в ходе проведенных экспериментов и последующего моделирования были определены максимально допустимые значения, при которых возможно проведение операции: «Строго выверена заранее траектория транспортировки. От изначального местоположения она будет проходить по дополнительному каналу, затем поворот движения по подходному каналу, и уже разворот и движение по основному Керчь-Еникальскому каналу до места установки на основные опоры. Керченский пролив характерен относительно небольшими глубинами порядка 4-5 метров, которые соизмеримы с осадкой понтонов, поэтому для безопасной транспортировки на первом участке будет сделано дноуглубление и прорыт вспомогательный канал. Сейчас мы находимся в рабочей части ландшафтной аэродинамической трубы. Перед нами расположена модель автодорожной арки Крымского моста, она включает в себя саму арку, все подкрепления, которые будут использоваться во время транспортировки, понтоны и обстройку понтонов. Во время проведения транспортной операции у арки будут отсутствовать перильные и барьерные ограждения, зато будут установлены специальные подкрепления, которые служат для того, чтобы избежать излишней деформации арки во время транспортировки. Когда ее установят в штатное положение, эти подкрепления будут убраны. Сейчас вы можете видеть один из вариантов буксирного ордера. Он состоит из буксира-тягача на буксирной браге. Также двух буксиров-толкачей, которые расположены в кормовой оконечности. В процессе экспериментального моделирования мы проверяли несколько вариантов буксирных ордеров. Менялось количество буксиров и их местоположение».
Сборка арочных пролетов
Два арочных пролета являются самыми габаритными частями Крымского моста. Железнодорожная арка весит более 6000 тонн, автодорожная — более 5000 тонн. Длина каждой составляет 227 м, что примерно равно длине двух футбольных полей, высота до самой верхней точки — 45 м.
Арки собирали на суше, хотя они разработаны для моря. Сборочные стенды расположили на керченском берегу под открытым небом. Пролеты собирали как конструктор из 600 крупных элементов, которых привезли с российских заводов. Работы по сборке продолжались 12 месяцев — с августа 2016 года.
Для сборки пролетов были сделаны 8,5 км стыковых швов первой категории, строители использовали более 775 тысяч штук высокопрочных болтов. По весу это сопоставимо с тремя самолетами «Боинг 747».
Арочные пролеты также и самые яркие элементы моста. Они будут окрашены в сигнально белоснежный цвет. На обе арки уйдет более 100 тысяч литров краски.
Строительство опор под арочные пролеты
Две опоры, которые будут держать на своих плечах две судоходные арки, поднимут мост над водой на высоту 35 м. Под арочными пролетами смогут беспрепятственно проходить суда.
Строительство опор началось в августе 2016 года. Было использовано более 17000 кубометров бетона, под каждой опорой — 95 стальных свай, которые имеют длину более 60 м и толщину стенок до 40 мм. Эту толщину можно сравнить с толщиной брони некоторых танков. Общая длина стальных свай составляет 15 км.
Текущее состояние Крымского моста
Строительные работы по основным конструкциям автодорожного и железнодорожного мостов выполнены на 55%:
- по автодорожному мосту — более 74%:
- по железнодорожному мосту — более 35%
Проектом запланировано погружение около 6700 свай трех типов, из них погружено уже более 5800 свай. В это число входят основные сваи проекта — погружено более 4500 трубосвай.
Готово более 370 из предусмотренных проектом 595 опор. Собрано 180 пролетных строений мостов изпредусмотренных 593. Это составляет почти 80 тысяч тонн металлоконструкций. Протяженность собранной автодорожной части — 10 км.
Уложено почти 20 тысяч квадратных метров нижнего слоя асфальтобетона из предусмотренных проектом 333 тысяч.
Этапы строительства
2016 год
- В феврале проект прошел Главгосэкспертизу РФ.
- В марте были погружены первые сваи.
- В апреле сформирована первая сухопутная опора.
- В мае была забита тысячная свая.
- В июне — начало монтажа пролетов на суше.
- В июле была доставлена пятимиллионная тонна строительных материалов.
- В августе — начало монтажа арочных пролетов на суше и строительства опор для сухопутных пролетов.
- К сентябрю были готовы первая морская и сотая сухопутная опоры.
- В октябре был забетонирован первый участок проезжей части.
- К ноябрю смонтировано 10000 тонн пролетов на суше.
- В декабре готово 200 опор.
2017 год
- К концу января погружено 50% свай.
- В феврале начался монтаж морских пролетов.
- В марте создание плавсистемы для арок на Севморзаводе перешло в активную фазу.
- В апреле началось бетонирование опоры фарватера.
- К концу мая готова половина опор.
- В июне собран железнодорожный арочный пролет.
- В июне собрана автодорожная арка и уложен первый асфальт.
- В августе погружены все сваи автодорожной части.
