№42 Хотя инженерные решения не могут полностью защитить стратегические объекты от целенаправленных атак, они способны минимизировать последствия. Конструкция Крымского моста, как показали события октября 2022 года, спроектирована таким образом, что даже серьезное повреждение остается локальным и не приводит к катастрофическому разрушению всего сооружения.
Взрыв на Крымском мосту 8.10.2022 Утром 8 октября 2022 года на Крымском мосту произошел взрыв в грузовике. Инцидент привел к пожару семи цистерн с топливом на соседнем железнодорожном пути и гибели трех человек. Первоначальные сообщения об обрушении двух участков дороги, масштабном пожаре и остановке движения создавали впечатление о колоссальном ущербе. Однако уже в день происшествия была организована работа одной полосы для автомобилей (с интервальным движением) и одной железнодорожной линии. На следующий день движение было восстановлено по двум полосам в каждую сторону, также оперативно восстановили освещение и дорожные знаки.
Ответственная организация — Управление дорожного хозяйства Тамани — оперативно запросила проектную документацию у главного проектировщика, института «Гипростроймост — Санкт-Петербург», и начала обследование, включая подводную часть. По словам вице-премьера Марата Хуснуллина, диагностика выявила необходимость ремонта деформационного шва на одной из опор. Эти швы специально предназначены для компенсации температурных расширений и деформаций при аварийных ситуациях, а их замена — стандартная процедура. Если других серьезных повреждений не найдено, потребуется замена лишь двух пролетов автодорожного полотна (частично) и двух пролетов на одной из железнодорожных веток. На восстановительных работах было задействовано 250 человек и 30 единиц техники.
Модульная архитектура как залог устойчивости
Какие именно особенности конструкции позволили ограничить масштабы разрушений? Хотя официальные комментарии инженеров и управляющей компании пока сдержанны, проектировщики ранее раскрывали ключевые принципы, заложенные в мост.
Во-первых, важную роль сыграла модульная структура. Крымский мост состоит из отдельных, параллельно расположенных конструкций: одна несет две автомобильные полосы, другая — две железнодорожные ветки. Благодаря этому взрыв привел к обрушению только половины ширины проезжей части, в то время как вторая осталась функциональной. В интернете даже шутили о награде для «неизвестного инженера», создавшего такую «технологическую прочность». Однако сами проектировщики отмечают, что это современное, но не уникальное решение, соответствующее действующим нормам.
Стоит подчеркнуть, что прямое противодействие террористическим угрозам не было заложено в техническое задание. Тем не менее, ряд инженерных решений, изначально направленных на обеспечение сейсмостойкости и общей надежности, неожиданно сыграли свою роль и в этой ситуации.
Во-вторых, между опорами и колоннами моста установлены специальные амортизаторы — гидравлические устройства, работающие по принципу ремней безопасности. В обычных условиях они позволяют элементам конструкции «дышать», компенсируя температурные колебания. При резком ударном воздействии, таком как взрыв или землетрясение, они жестко фиксируют сваи, равномерно распределяя нагрузку. На автодорожной части моста таких устройств установлено более 760, и, вероятно, часть из них сработала во время инцидента.
Некоторые решения были продиктованы не только соображениями надежности, но и экономической эффективностью. Например, идея строительства двух отдельных параллельных мостов (автомобильного и железнодорожного) вместо одного двухъярусного позволила использовать стандартные сваи диаметром 1420 мм, широко применяемые в российском трубопроводном строительстве. Это снизило нагрузку на фундаменты и удешевило проект, так как сваи большего диаметра (1720-2500 мм) встречаются реже и стоят дороже.
В-третьих, ключевой особенностью является относительно короткий пролет (55 метров на суше, 64 метра на воде) и большое количество опор — всего 595. Такая модульность делает конструкцию более гибкой и локализует риски: повреждение одного участка не вызывает цепной реакции.
Фундамент, рассчитанный на экстремальные нагрузки
Выбор длины пролетов и количества свай был основан на комплексных технико-экономических расчетах, данных геологических изысканий и строгих требованиях к сейсмостойкости — до 9 баллов по 12-балльной шкале.
На этапе проектирования Институт физики Земли им. Шмидта провел анализ сейсмической опасности. Хотя в районе строительства нет активных тектонических разломов, эксперты оценили вероятную частоту потенциальных землетрясений. Кроме того, геологи МГУ обнаружили в верхних слоях морского дна грунты, теряющие жесткость при сейсмических воздействиях. Все эти факторы были учтены при определении глубины и количества опор.
Для разных участков трассы были применены три типа свай, оптимальные для конкретных грунтовых условий: буронабивные на Таманском берегу, призматические на керченской стороне и стальные трубчатые диаметром 1420 мм — на сложных морских участках. Некоторые из морских свай были забиты под наклоном для повышения устойчивости к горизонтальным нагрузкам, например, при сейсмической активности или давлении льда. Глубина их заложения достигает 94-95 метров, что является выдающимся инженерным решением. Для сравнения, при строительстве моста через реку Падма в Бангладеш аналогичные сваи заглублялись лишь на 50 метров.
Установка морских свай сопровождалась тщательными исследованиями, включая оценку коррозионной стойкости металла в соленой воде (что привело к применению антикоррозийного покрытия) и проверку несущей способности в реальных условиях. Для каждой сваи бурились разведочные скважины, чтобы точно определить необходимую длину.
В целом, Крымский мост представляет собой синтез современных мировых тенденций в мостостроении и проверенных временем решений. Его уникальность обусловлена рекордной длиной, сложными геологическими и сейсмическими условиями, что потребовало применения ряда новаторских подходов: наклонных свай с антикоррозийной защитой, забитых на рекордную глубину, и специальных сейсмоизолирующих устройств. Быстрое восстановление движения после взрыва и локализация повреждений, по всей видимости, стали лучшим подтверждением правильности выбранных проектных решений.
Больше интересных статей здесь: Технологии.
Источник статьи: Конструктивные особенности моста не могут застраховать его от террористических угроз, но делают потенциальные повреждения локальными.
№42 Конструктивные особенности моста не могут защитить его от террористических угроз, но они делают любой ущерб локализованным.
Взрыв на Крымском мосту 8.10.2022 Ранним утром 8 октября на Крымском мосту взорвался грузовик с бомбой. В результате взрыва загорелись семь цистерн с топливом на железнодорожном пути близлежащего железнодорожного моста, погибли три человека. Предварительные сообщения с места происшествия - два участка дороги обрушены, огонь, автомобили и поезда неподвижны - указывают на потенциально значительный ущерб. Однако в тот же день была частично возобновлена работа одной из четырех полос дороги на мосту (40 минут в каждом направлении) и одной железнодорожной линии. И уже на следующий день машины ехали в обоих направлениях по двум полосам, освещение моста было отремонтировано, а знаки заменены.
Управление дорожного хозяйства Тамани, организация, ответственная за мост, запросила всю необходимую проектную документацию у главного проектировщика сооружения, института "Гипростроймост - Санкт-Петербург", и немедленно приступила к исследованию повреждений, в том числе подводных, и подготовке к восстановительным работам на месте. По словам вице-премьера Марата Хуснуллина, диагностика "показала, что повреждение деформационного шва одной из опор нуждается в ремонте". Деформационный шов - это конструкция, устанавливаемая между жесткими элементами опор моста именно для таких случаев: она позволяет элементам моста "дышать" в случае перепада температур или деформации в аварийной ситуации. Замена такого сустава не является сложной операцией. Если в ходе обследования не будет обнаружено никаких дополнительных повреждений, необходимо будет заменить только два пролета дорожного полотна (частично) и два пролета любой из двух железнодорожных линий. По словам г-на Хуснуллина, в восстановлении Крымского моста задействовано 250 человек и 30 единиц техники.
Мост из модулей
Какие конструктивные особенности моста, по предварительным данным, ограничили местные повреждения? Инженеры и управляющая организация пока воздерживаются от комментариев. Однако проектировщики института "Гипростроймост - Санкт-Петербург" рассказали журналу о некоторых важных аспектах этапа строительства моста (см. "Сколько стоит построить мост", "Эксперт", № 11, 2018).
Во-первых, в результате взрыва обрушилась только половина ширины проезжей части, поскольку Крымский мост был построен с использованием отдельных пролетов и отдельных пролетов, стоящих рядом на общих опорах. Другими словами, разные, насильственно разделенные параллельные структуры - одна для двух из четырех полос движения и одна для двух веток железной дороги. В интернете даже предлагалось наградить "неизвестного инженера" медалью за "технологическую прочность стратегической структуры". Однако сами мостостроители говорят, что это решение современное, но далеко не уникальное, и включено в рекомендации действующих норм и правил проектирования.
Насколько нам известно, противодействие террористическим или военным угрозам не было включено в техническое задание на проектирование Крымского моста, но несколько конструктивных особенностей работают на противодействие внешним воздействиям, включая аварийные воздействия.
Во-вторых, между опорами и колоннами моста были установлены так называемые амортизаторы - гидравлические устройства, которые действуют как амортизаторы и позволяют элементам двигаться в разумных пределах в нормальных условиях, но жестко удерживают сваи на месте во время внезапного удара.
Игорь Колюшев, технический директор института "Гипрострой Мост - Санкт-Петербург", объяснил принцип их действия: "Они похожи на автомобильные ремни безопасности. Они позволяют элементам моста "дышать", т.е. двигаться, не подвергаясь незаметным движениям, вызванным температурными условиями. Во время землетрясения они разжимаются и равномерно распределяют сейсмическую нагрузку по столбам". Всего на участке дороги было установлено более 760 таких устройств - возможно, что некоторые из них также сработали в результате взрыва.
Некоторые решения по повышению надежности мостовой конструкции были обусловлены необходимостью обеспечения сейсмической устойчивости, другие - экономической и технической эффективностью. Крымский мост, например, на самом деле представляет собой два моста, собранных параллельно, - железнодорожный и автомобильный.
Виктор Галас, заместитель директора по проектированию института "Гипрострой Мост - Санкт-Петербург", объяснил, как возникла эта идея: "Вариант строительства двух отдельных мостов позволил снизить нагрузку на фундаменты и использовать сваи с трубой диаметром 1420 мм, что фактически является стандартом для труб большого диаметра, широко применяемых при строительстве крупных трубопроводов в России".
Обратите внимание: Погружные насосы: особенности оборудования для автономной подачи воды из скважин.
В отличие от этого, для строительства двухъярусного моста потребуются трубы диаметром 1720-2500 мм, которые встречаются гораздо реже и стоят дороже.В-третьих, Крымский мост характеризуется относительно короткими пролетами и большим количеством опор. Пролет составляет 55 метров на суше и 64 метра на воде, всего 595 колонн, 288 под автомобильным мостом и 307 под железнодорожным. По мнению дизайнеров, это решение также является модным: оно делает мост более модульным и локализует риски.
Расчет на девять баллов
Решение о длине пролетов и количестве свай было принято на основании технико-экономических расчетов, на основе исследования грунта, что местами очень сложно, и требования обеспечить сейсмостойкость даже при сильных землетрясениях (до 9 баллов по 12-балльной шкале).
На этапе проектирования анализ сейсмической опасности был проведен Институтом географии имени Шмидта. Институт физики Земли имени Шмидта провел анализ сейсмической опасности на этапе проектирования. По мнению исследователей, на месте строительства моста нет зон тектонических сдвигов, но возможны движения, вызванные вибрацией. Эксперты оценили вероятную частоту землетрясений в этом районе: магнитуда до 8,6 раз в 500 лет, до 9 раз в 1000 лет и до 9,3 раз в 2000 лет. Несмотря на то, что в этом районе никогда не регистрировались сильные землетрясения, в проектное положение были включены требования по сейсмостойкости сооружения. Кроме того, вдоль трассы будущего моста геологи из Московского государственного университета обнаружили в верхних слоях морского дна грунты, которые теряют жесткость при сейсмической активности. Этот фактор также учитывался при проектировании количества и глубины пирсов.
Для моста были использованы три различных типа свай. Буронабивные сваи были установлены там, где слои прочного грунта были относительно неглубокими - в среднем на глубине 35 м на Таманском берегу. Призматические сваи с сечением 400 × 400 мм были использованы на стороне Керци, где почва наиболее стабильна, и располагались на глубине около 16 м над землей. Сложные морские условия потребовали применения стальных трубчатых свай диаметром 1420 мм, которые должны были быть забиты на глубину до 94-95 м, в зависимости от геологии. И снова были использованы самые современные решения, как в плане материалов, так и геометрии свай - например, некоторые сваи были забиты в наклонном положении. "В условиях керченской соли верхний слой песчаных грунтов может разжижаться, а наклонные сваи более устойчивы к горизонтальному сейсмическому воздействию", - пояснил Игорь Колушев.
Это также является глобальной тенденцией: именно так был построен двухуровневый мост из стали и железобетона через реку Падма в Бангладеш. Но там глубина заложения была около 50 метров - гораздо меньше, чем на Крымском мосту. Российские проектировщики также отмечают, что крыши с наклонными сваями (вершинами свайных фундаментов) более устойчивы к воздействию льда.
Установка морских свай была предметом нескольких исследований, как общих, так и специфических для свай. В частности, оценивалась скорость коррозии металла в соленой воде (что привело к использованию антикоррозийного напыления) и устойчивость к нагрузкам - расчеты проверялись в конкретных условиях. Для оценки глубины залегания каждой сваи и свойств грунта были пробурены скважины для определения необходимой длины конструкции.
В целом можно сказать, что Крымский мост спроектирован в соответствии с современными тенденциями в мостостроении, но с использованием элементов, которые уже применялись в России и других странах мира и надежность которых проверена. Сроки, доступные материалы и решения привели инженеров к идее модульной конструкции с относительно коротким пролетом и двумя мостами в одном. Крымский мост отличается от других подобных сооружений своей длиной (самый длинный мост в Европе и России) и расположением в сейсмически нестабильном районе, поэтому было использовано несколько уникальных решений, таких как заделка наклонных металлических свай с антикоррозийным покрытием на глубине 95 м и использование специально разработанных сейсмостойких устройств. Возобновление работы моста после замены поврежденных пролетов и анализ последствий аварии, вероятно, подтвердят правильность примененных проектных решений.
Больше интересных статей здесь: Технологии.
Источник статьи: Конструктивные особенности моста не могут застраховать его от террористических угроз, но делают потенциальные повреждения локальными.