В марте 2014 года в связи с присоединением Крыма к России, ухудшением российско-украинских отношений и угрозой остановки сообщения России с Крымом через территорию Украины подготовка к строительству моста значительно активизировалась. Уже 19 марта 2014 года президент России Владимир Путин поставил перед министерством транспорта задачу построить Керченский мост в автомобильном и железнодорожном вариантах.
В соответствии с поручениями Президента Российской федерации от 18 апреля 2014 года Пр-866 и от 4 июля 2014 года Пр-1969 выполнение задачи было возложено на подразделение Федерального дорожного агентства «Росавтодор» — Федеральное казенное учреждение «Управление федеральных автомобильных дорог „Тамань“» (ФКУ Упрдор «Тамань») Летом 2014 года Росавтодор объявляет предварительную смету проекта: 150 млрд руб. на строительство моста, 86 млрд рублей на подготовительные работы и 51 млрд рублей на строительство подъездных дорог. Распоряжением Правительства РФ от 30 января 2015 года 118-р определён единственный исполнитель работ по проектированию и строительству транспортного перехода через Керченский пролив — ООО «Стройгазмонтаж», а также ограничена максимальная стоимость проекта. Контракт между ФКУ Упрдор «Тамань» и ООО «Стройгазмонтаж» подписан 17 февраля 2015 года. По заказу «Стройгазмонтаж» разработку проектной документации осуществило ЗАО «Гипростроймост — Санкт-Петербург». К февралю 2016 года проект прошёл все необходимые экспертизы и получил разрешение на строительство. Летом 2016 года ФКУ Упрдор «Тамань» утверждает общую смету проекта в размере 227,92 миллиарда рублей, в том числе на строительство моста 170 млрд рублей.
Причины выбора прохода моста через остров Тузла
Возможные варианты транспортного перехода через Керченский пролив (2002 год). Реализуется проект, отмеченный красным цветом
В июне 2014 года проект строительства моста в створе косы Тузлы был признан оптимальным. Доводами в пользу Тузлинского проекта стали сразу несколько факторов, но основными являлись проблемы создания оптимальной схемы транспортных развязок для Керчи и двух портов Керченского пролива: порта Кавказ и порта Тамань.
Проект моста через косу Чушку имел меньшую длину перехода, но являлся менее экономически выгодным в плане строительства транспортных развязок. Для этого варианта перехода пришлось бы строить дополнительные транспортные эстакады и дороги в обход Керчи. Поскольку и коса Чушка и Тузла довольно низменные, то они находятся в зонах периодического затопления при штормах с прекращением движения и с угрозой размыва. Поэтому в обоих случаях проект предполагал строительство эстакады, а не просто дороги, но в случае Чушки этот дорогой в реализации участок был бы длинее.
Кроме того, при проведении геологических изысканий восточнее косы Чушка был обнаружен подводный грязевой вулкан, в то время как в Тузлинском створе таких вулканов нет. Вулкан препятствовал строительству прямого мостового перехода (отмечен голубым на схеме) без строительства эстакады по Чушке.
Автодорожный подход с развязками к мосту через Тамань был также запланирован Росавтодором как более экономически эффективная трасса, поскольку она будет выполнять роль не только транспортного перехода к мосту, но и как необходимая развязка для функционирования нового порта Тамань.
При разработке технико-экономического обоснования ГК «Автодор» также учёл целесообразность прекращения паромного пассажирского потока в связи с бурным развитием грузового оборота в порту Кавказ. За 2015 год порт увеличил грузооборот на 41 % до 31 млн тонн и стал пятым грузовым морским портом России. Существующая Керченская паромная переправа с пассажирооборотом более 1 миллиона пассажиров перегружает транспортные подходы к порту Кавказ и тормозит его развитие как грузового порта, поэтому её сохранение нежелательно.
После завершения строительства Керченского моста порт Кавказ прекратит выполнять пассажирские функции и будет специализироваться на перевалке нефтехимических грузов, а порт Тамань — на перевалке угля, удобрений и контейнерных грузов от крупнейших в мире океанских контейнеровозов, прибывающих из Китая, с дедвейтом до 220 тысяч тонн. После завершения проекта Керченского моста с развязками и строительства всех терминалов порта Тамань, перевалка грузов в последнем достигнет проектной мощности 93 млн тонн и сделает его вторым по грузообороту портом России после порта Новороссийск. Наличие крупных портов с лёгкой доставкой грузов железной и автомобильной дорогой через мост в Крым и далее транзитом в сторону Украины и Евросоюза резко сократит стоимость доставки и, следовательно, снизит стоимость товаров в Крыму, что даст экономический толчок развитию региона
Конструкция моста
Будущий мост на карте пролива
Общие технические характеристики
Мост начнётся на Таманском полуострове, пройдёт по острову Тузла и завершится в Керчи.
- Протяжённость
- Характеристики автодорожного моста:
- Категория автомобильной дороги: IБ (скоростная дорога);
- расчётная скорость движения, км/ч: 120;
- число полос движения, шт.: 4.
- Характеристики железнодорожного моста:
- строительная длина по оси железной дороги, км: 19,00;
- расчётная скорость движения:
- пассажирских поездов, км/ч: 120;
- грузовых поездов, км/ч: 80;
- число путей: 2.
Свайный фундамент опор моста
Пролёты моста располагаются на 595 опорах, которые, в свою очередь, опираются на свайные фундаменты.
Для создания свайных фундаментов погружается более 7 тыс. штук свай различных видов:
Со стороны Керчи: призматические железобетонные сваи сечением 400×400 мм с глубиной погружения до 16 м;
Основной морской участок: трубчатые диаметром 1420 мм с железобетонным ядром на глубину 5 м от поверхности грунта, глубина погружения до 94 м;
Со стороны Тамани: буронабивные сваи диаметром 1200 мм из тяжёлого гидротехнического бетона с армированием, глубина погружения до 45 метров.
Призматические сваи имеют форму призмы для заострения окончания, а в сечении являются квадратными. Такие стандартные сваи изготавливаются на многих заводах из железобетона, доставляются в готовом виде и погружаются ударами молота копра.
Конструктив свай с ростверком
Буронабивные сваи монтируются за счёт бурения скважины и извлечения грунта. Затем в скважину опускается специальный раскладной механизм уширения основания скважины. Механизм уширения около основания скважины раскладывается и начинает формирование пустоты, близкой к сферической, для усиления несущих характеристик сваи, затем вместе с грунтом механизм уширения извлекается. Затем в скважину опускают стальную арматуру, далее скважину наполняют гидротехническим бетоном. Итоговая форма буронабивной сваи является цилиндром с бетонной сферой на нижнем окончании.
Трубчатые сваи погружаются вибропогружателем за счёт использования эффекта тиксотропии, то есть текучести суглинка от вибрации, поэтому труба очень быстро (около 40 минут) погружается в суглинок на десятки метров почти как в вязкую жидкость просто под собственным весом. После того как трубчатая свая достигает полуплотных светлых глин на глубине порядка 50 метров, ударами гидромолота её погружают на полную глубину. Вибропогружатель имеет интегрированный виброгрейфер с эрлифтовой установкой для извлечения грунта из полости сваи и откачки воды. Для этого в сваю по трубкам под давлением около 2 МПа подаётся вода, которая размывает грунт в трубе, а другие насосы откачивают воду с грунтом. Извлечение грунта из сваи производится на 5 метров ниже уровня твёрдой поверхности с учётом возможного размытия в будущем (реальное извлечение грунта порядка 6—8 метров ниже уровня дна или поверхности). Это объясняет создание ростверков и пролётов на Тузлинской косе, так как проектное решение предусматривает работу моста даже в случае её полного размытия в будущем. При удалении грунта из сваи до необходимой глубины насосы окончательно откачивают воду из трубы. Далее в трубу заливают тампонажный слой толщиной 1 метр из тяжёлых бетонов с повышенными гидрофобными добавками для изоляции от влаги в грунте, оставшемся в трубе. Затем в трубу вводится арматура и заливается тяжёлый гидротехнический бетон.
Сверху свайного фундамента создаётся железобетонный ростверк, который завершает создание опоры.
Защита металлических конструкций моста от коррозии
Поскольку мост создаётся из металлических частей и железобетона с металлической арматурой, а большая часть свай контактирует с грунтовой водой или даже находится в морской воде, то конструктивно предусмотрены решения от коррозии металлического конструктива.
Защита от коррозии компонент пролетов моста
Пролёты моста создаются подобно «конструктору» путём соединения болтами металлоконструкций. Отдельные элементы металлоконструкций приходят от разных поставщиков и обычно с уже нанесённой антикоррозийной защитой, которая отличается в зависимости от того, попадает ли конструктивный элемент под прямое действие осадков и насколько он доступен для текущего ремонта с восстановлением антикоррозийной защиты. Используемые технологии в пролётах моста следующие:
Предусмотрены конструктивные решения для исключения прямого воздействия на большинство элементов металлоконструкции осадков за счёт асфальтового покрытия и поверх гидроизоляции мостового полотна, а также устройства козырьков и прочих систем стока осадков.
Уникальным элементом удаления стоков является также станция 7-ступенчатой очистки стоков с моста. Стоки будут содержать вещества, попавшие в них от движения автомобилей; поэтому для защиты окружающей среды в целях поддержки туризма и рыболовства перед сбросом в пролив стоки с моста очищаются.
Конструктивные элементы, не попадающие под прямое действие осадков, защищены лакокрасочным покрытием со сроком службы около 30 лет до следующего текущего ремонта.
Конструктивные элементы, попадающие под прямое действие осадков, такие как перила и открытые для осадков элементы мостового полотна, защищены гальваническим методом с оцинковкой со сроком службы до текущего ремонта около 50 лет.
Защита от коррозии арматуры
Стальная арматура буронабивных свай и железобетонного ядра трубчатых свай защищены от коррозии «бетонной рубашкой» из тяжёлого гидротехнического бетона. Сам по себе гидротехнический бетон довольно часто используется как средство защиты железных конструкций от коррозии. Например, трубы «Северного потока» защищены слоем бетона. Данная защита работает почти со 100-процентной эффективностью, если от поверхности бетона до металла толщина слоя бетона около 4—9 см.
Чтобы представить себе технологические решения по защите арматуры от коррозии, нужно понимать, что бетон — пористое тело, которое обладает лишь частичной водонепроницаемостью. Сама коррозия арматуры является электрохимическим процессом, причём ионы перемещаются к арматуре по порам и (более эффективно) по трещинам и микротрещинам бетона. Вода в бетоне ускоряет перемещение ионов, но собственно окислителем в итоге является атмосферный кислород, поэтому коррозия арматуры медленно идёт в подводных частях железобетонных конструкций и на порядок быстрее в надводных с периодическим омыванием водой, так как происходит периодическое осушение бетона с доступом кислорода. Химики разрабатывают состав гидротехнического бетона так, чтобы обеспечить многоуровневую защиту арматуры от коррозии, что является плодом десятилетий научных исследований.
Прежде всего требуется предотвратить образование трещин в бетоне от механических напряжений, так как именно по трещине ионы могут наиболее быстро достигать арматуры. Это достигается усилением механических характеристик бетона с предотвращением образования трещин от усилия «на изгиб» за счёт добавки пластификаторов, придающей пластичность конструкции. Как правило, гидротехнические бетоны используют суперпластификаторы на полимерной основе из акрила, которые также заполняют поры и повышают водонепроницаемость. Для предотвращения трещин от усилия «на сжатие» строители моста увеличивают количество цемента в бетоне (используют «тяжёлые бетоны»). Используется марка бетона М500, то есть концентрация портландцемента составляет 500 кг на 1 тонну бетона. Прочность бетона M500 так велика, что коррозия через образование трещин становится несущественной. Строители моста проверяют отсутствие микротрещин в бетоне ультразвуковым томографом А1040 MIRA, который представляет собой антенный массив из собранных вместе 48 минитомографов, позволяющий получать 3D-изображение структур внутри бетона и стальных труб.
Следующая степень защиты базируется на том, чтобы замедлить диффузионное перемещение ионов по порам с водой путём использования гидрофобизирующих добавок (парафин, стеариновая кислота), которые внутри пор образуют водоотталкивающую поверхность. Начиная с толщины 1—2,5 сантиметра диффузия ионов резко падает, поэтому эта толщина является стандартным защитным слоем арматуры в гражданском строительстве в России и Евросоюзе. Примерно с толщины бетона около 4—9 см проникающая диффузия ионов по порам становится настолько незначительной, что фактически прекращается и гидротехнический бетон уже применяют как антикоррозийное средство в агрессивных средах. Из опубликованных чертежей арматурного каркаса железобетонного ядра трубчатой сваи диаметром 145 см видно, что диаметр арматурного кольца составляет 114 см, то есть защитный слой бетона для арматуры составляет порядка 14 сантиметров[. В призматических 40-см сваях по ГОСТу используется защитный слой в 8 см, тогда как самый жёстком в мире норматив США требует для морской воды слой в 7,5 см.
Следующая степень защиты использует то, что сам по себе бетон способен химически пассивировать сталь, защищая её от агрессивных ионов. Это связано с тем, что стандартные добавки в бетон в виде таких ускорителей отвердения, как нитрит натрия, являются сильными пассиваторами. При увеличении концентрации нитрита натрия в гидротехническом бетоне более 1—2 % от веса бетона скорость коррозии арматуры настолько снижается, что глубину коррозии уже почти невозможно замерить (она становится менее 0,001 миллиметра). Это происходит благодаря образованию на стали арматуры нерастворимой плёнки оксидов. При отсутствии растрескивания бетона с вымыванием пассиватора данная степень защиты весьма эффективна.
Защита от коррозии трубчатых свай
Трубчатые сваи впервые применяются в России для создания опор капитальных мостов, что стало возможно за счёт новых технологий обработки против коррозии. Но сами трубчатые сваи с антикоррозийным покрытием из эпоксидных смол применяются достаточно часто. Практика показывает очень высокую стойкость покрытия к сдиранию, так как оно не отрывается при погружении сваи в грунт и её извлечении обратно при демонтаже временных конструкций. Такие мировые производители лучшего эпоксидного покрытия труб, как американская корпорация 3M, локализовали своё производство в России, поэтому российским строителям доступны самые современные покрытия.
Для устройства свай моста используются стандартные стальные электросварные прямошовные трубы (ГОСТ 10704-91) диаметром 1420 мм и толщиной свариваемых секций 16 мм, 20 мм и 40 мм. Трубы произведены Загорским трубным заводом. Защита от коррозии трубчатых свай достаточно обычна для российской практики и состоит из трёх слоев: хромирование, эпоксидный праймер, внешний защитный слой.
Секции трубчатых стальных свай, предназначенные для работы в морской воде, проходят многоэтапную антикоррозийную обработку на мобильном заводе на стройплощадке:
Сначала в печи трубу нагревают до 60 °C для осушения и дальнейшей подготовки к хромированию, для которого необходима горячая труба.
Затем поверхность трубы очищается струями песка в дробеструйной установке.
После этого выполняется процесс хромирования, который состоит в нанесении бихромата калия на горячую трубу. Хромовое покрытие обладает высокими антикоррозийными свойствами, но основное назначение его в другом — это защита основного полимерного слоя от «катодного отслаивания» и сохранения агдезии (прилипания) покрытия, даже если отдельные молекулы воды проникли через полимерный слой. Катодное отслаивание — это комплексный электрохимический процесс, связанный с поляризацией полимера из-за токов в металле. При высокой разнице потенциалов катодное отслаивание может стать существенной проблемой. Отслаивание может достигать 3 мм, правда без разрыва покрытия. Слой хрома предотвращает этот электрохимический процесс, меняя электрические потенциалы на поверхности за счёт гальванической пары хрома с железом. Дополнительно хромирование обеспечивает высокое сцепление с полимерами, даже если они частично пропитались водой.
Далее на трубу наносится двухслойное порошковое покрытие из эпоксидных смол. Порошок расплавляется при температуре 270 °C и образует полимерные плёнки. Первый слой эпоксидных смол адаптирован для химического барьера и прилипания к трубе за счёт адгезии.
Второй слой адаптирован против внешних механических повреждений и, кроме того, образует химический барьер. В дешёвом варианте технологии обычно данный слой выполняют из полиэтилена с итоговой толщиной покрытия около 2—3 мм. Строители заявляют об том, что все слои покрытия эпоксидные, включая второй защитный слой, и их суммарная толщина составляет 0,7 мм. Несмотря на меньшую толщину, эпоксидные смолы устойчивее по отношению к сдиранию и, кроме того, не обладают, в отличие от полиэтилена, заметной водопроницаемостью под осмотическим давлением. Материалы для двухслойного эпоксидного покрытия поставлены заводом американской корпорации 3M в Волоколамске.
Далее труба изучается электроискровым дефектоскопом, который обнаруживает минимальные дефекты: труба вращается под электродом дефектоскопа, и если толщина полимера уменьшена, то сквозь него произойдет искровой пробой и дефект будет обнаружен.
Далее труба изучается по всей длине томографом на ультразвуковой фазированной решётке (УЗФР) для поиска дефектов в глубине металла, особенно в местах сварки.
Порошковая антикоррозийная защита в химическом плане является практически вечной, так как эпоксидные смолы весьма инертны химически даже к сильным кислотам и щелочам. Разрушение этого слоя возможно только механическим способом, но механическая прочность такого покрытия весьма велика: прорезы под давлением на нож в 50 кг не более 0,4 мм, низкое поверхностное трение определяет крайне высокую устойчивость к сдиранию и абразивным нагрузкам, что позволяет даже несколько раз выполнять монтаж и демонтаж трубчатых свай без утраты эпоксидного покрытия.
Благодаря высоким характеристикам эпоксидных покрытий, 90 % нефтепроводов США и Канады и 80 % новых трубопроводов в мире защищаются с их помощью. Спустя 40 лет практической эксплуатации после изобретения метода нигде не удалось обнаружить существенных разрушений труб под порошковой защитой, за исключением сильных ударных механических повреждений покрытия при транспортировке. Проектная гарантированная стойкость комбинированного антикоррозийного покрытия моста с учётом ожидаемых механических нагрузок от потока воды не менее 100 лет, что соответствует гарантии на мост от его конструкторов. Примерно через 100 лет мосту, возможно, потребуется первый капитальный ремонт.
Конструктив сваи
В случае невыполнения работ по созданию альтернативной антикоррозийной защиты через 100 лет может начаться коррозия основной металлической трубы толщиной 40 мм Скорость коррозии металла в морской воде составляет 0,11 мм/год, то есть разрушение основной части трубы займет ещё порядка 360 лет. Однако даже разрушения верхних частей трубы сваи не являются критическими, так как внутри сваи, погружённой в воду, имеется железобетонное ядро из гидротехнического бетона. С учётом того, что критическая (минимальная) зона передачи усилий между железобетонным ядром и трубчатой сваи имеет длину всего 2 метра и находится в подземной части сваи, критическим является разрушение трубы сваи не в подводной, а в подземной части, где такого ядра уже нет. Зона передачи усилия укреплена дополнительной арматурой и, поскольку это критический компонент живучести конструкции при частичном разрушении трубчатой сваи, на строительной площадке был создан натурный стенд с проверкой качества сцепления железобетонного ядра с трубчатой сваей, для чего использовалось более 100 датчиков.
Защита от коррозии подземной части трубчатых свай
При анализе технологии подземной части свай, погружённых в грунт дна, следует учитывать реальную геологию дна, которая, по данным пробуренных скважин, такова:
- до глубины около 19 метров около судоходного створа идут илы суглинистые, в других местах обычно песок крупный;
- между 19 и 27 метрами идёт слой текучепластичных суглинков;
- до глубины 37 метров (в некоторых местах 58 м) идут полупластичные глины чёрные;
- от 37—58 метров начинаются светлые полутвёрдые глины.
Данные по всем скважинам, пробуренным как современными геологами, так и геологами СССР, полностью опровергают теории и слухи о наличии водоносных слоев, карстовых пустот, структур грязевых вулканов и щитовых пород с разломами из базальтов на выбранном для постройки моста маршруте до ожидаемой глубины погружения свай.
Большая длина свай керченского моста связана с тем, что необходимо достигнуть слоя полутвёрдых глин, где обеспечивается основная несущая сила свай за счёт их бокового удельного сцепления с грунтом. Сваи ниже 5 метров от уровня дна не имеют железобетонного ядра. Ещё через несколько метров заканчивается и внешнее антикоррозийное покрытие из эпоксидных плёнок и хромирования. Сваи на большой глубине используют основную собственную толщину как защиту от коррозии, так как процесс коррозии в грунте очень медленный.
Толщина стенок трубчатой сваи, погружённой в грунт, переменная и составляет 20 мм в верхней части сваи, 16 мм — на глубине. Без свободной циркуляции воды у сваи, обеспечивающей быструю поставку кислорода, скорость коррозии даже в агрессивных заболоченных илистых грунтах, где кислород доставляется только за счёт медленной диффузии, составляет около 0,02—0,03 мм/год. Поэтому сквозная коррозия 20 мм металлической трубы в агрессивных породах займет порядка 650—1000 лет. После глубины 19 метров начинаются глины и суглинки, которые слабо проницаемы для кислорода, поэтому в глинах скорость коррозии трубы снижаетcя до 0,012 мм/год. Таким образом, 16 мм секции трубы в коренных глинах испытают сквозную коррозию примерно через 1300 лет.
Защита моста от землетрясений
Мост спроектирован с учётом устойчивости от землетрясений силой до 9,1 баллов. Такие землетрясения в данной местности происходят примерно 1 раз в 1000 лет.
По опыту сооружения старого Керченского моста известно, что несущей способности свай достаточно для удерживания пролетов при погружении уже на 12—18 метров в верхние слабые грунты (суглинки, смешанные с песком). Такое же проектное решение на коротких сваях используется для временного технического моста, сооружённого параллельно основному для ускорения его строительства и минимизации операций плавучими кранами.
Однако именно требования к сейсмической устойчивости потребовали обеспечить закрепление капитального моста на сваях длиной 64—90 метров, доходящих до плотных коренных глин для исключения усадок свайного фундамента после землетрясения. Чтобы уменьшить эффект усадки свайного фундамента, а также повысить устойчивость к боковым деформациям, все сваи монтируются под углом, но вибропогружатель для каждой следующей сваи поворачивается, что приводит к снопопообразному виду свайного поля под опорой.
При сейсмическом толчке мост будет изгибаться без разрушения в области деформационных швов между пролётами. Буронабивные сваи и железобетонное ядро трубчатых свай изготовлены из тяжёлого гидротехнического бетона с суперпластификаторами в его составе, поэтому они могут изгибаться во время сейсмического толчка даже без образования трещин. Тяжёлые марки бетона в сваях позволяют выдерживать без разрушения сильные деформации на сжатие. Металлоконструкции моста в целом весьма устойчивы к деформациям на изгиб, так как металл может испытывать существенные деформации без образования трещин.
Требования к сейсмической устойчивости привели также к тому, что конструкторы моста отказались от вантовых конструкций, хотя мост такой конструкции является самым дешёвым и наиболее эффектно выглядит с точки зрения архитектурной эстетики. Вантовые конструкции при сейсмических толчках волнообразно раскачиваются и могут разрушаться из-за эффекта резонанса. Так, вантовый мост в Такоме (США) в результате подобной деформационной волны, вошедшей в резонанс с конструкциями, разрушился.
Защита моста от ледохода
Часть источников заявляют, что опоры моста в открытом море оборудуются ледорезами. Между тем, на представленных чертежах ростверков видно, что они монтируются над уровнем воды без ледорезов.
Известно, что первый некапитальный мост через Керченский пролив был разрушен ледоходом. Однако он стоял на коротких сваях с погружением всего 12—18 метров и потому не доходящих до твёрдых пород. Число свай составляло 4000 штук, где половина была деревянными. При этом использовавшиеся металлические сваи были пустотелыми трубами без заполнения железобетоном. Поскольку длины труб не хватало, то сваи наращивались по длине просто деревянным бревном. Мост также не имел ледорезов. Тем не менее, разрушение по сути полудеревянного моста даже сильным ледоходом фактически стало случайностью. Сопротивление всех свай одной опоры старого моста составляло 246 тонн, а разрушающая сила ледового поля толщиной от 1 метра до дна пролива составляла порядка 270 тонн, то есть ненамного превосходила прочность даже моста временной конструкции. Большинство металлодеревянных свай выдержали ледоход, а разрушение старого моста произошло в основном в части ростверков, где бетон ещё не успел окрепнуть. Иными словами, при завершении монтажа ледорезов разрушения даже старого некапитального моста сильным ледоходом скорее всего не произошло бы.
Отсутствие ледорезов на новом Керченском мосту связанно с тем, что проектная устойчивость к землетрясению в 9 баллов задаёт требования к сопротивлению опор на порядок больше, чем давление ледяного поля в худших метеоусловиях. На порядок большее сопротивление к боковой деформации, чем у старого моста, достигается бо́льшим диаметром свай, заполнением железобетоном всех свай моста, бо́льшим числом свай (7000 штук), монтажом свай под углом, погружением до полутвёрдых глин и, конечно, отсутствием деревянных конструкций. Гипотеза, что специальные ледорезы не нужны, прошла экспериментальную проверку в Крыловском государственном научном центре в бассейне со льдом с моделированием условий максимальной ледовой нагрузки на сваи и ростверки, которая может случиться в худших метеоусловиях, которые бывают раз в 100 лет. Дополнительно специальный вентилятор имитировал порывы ураганного ветра до скорости 200 км/час. Конструкция успешно прошла эти испытания. Ледяное поле наверняка постепенно разрушит верхнюю часть металлической трубы передних свай, но эти сваи сохранят устойчивость за счёт железобетонного ядра.
Защита моста от террористических атак
Для пресечения террористических актов против моста через Керченский пролив (равно как энергомоста и газопровода) предусматривается использование сил и средств федеральных органов исполнительной власти и их территориальных органов: ФСБ России, Национального антитеррористического комитета РФ, в частности оперативных штабов в Краснодарском крае, в Республике Крым и городе Севастополе, а также оперативного штаба в морском районе (бассейне) в городе Симферополе
Пролёты моста из металлоконструкций
Пролёты моста выполнены из металлоконструкций, которые производятся на заводах, а на строительной площадке выполняется только окончательная сборка конструктива на специальной монтажной площадке со стороны Керчи. Особенностью строительства из металлоконструкций является то, что видимый прогресс строительства всегда намного меньше реального, так как в реальности сооружение по сути создаётся на заводе и даже частично монтируется до крупных блоков с учётом возможности доставки их транспортом. Завершающая фаза крупноблочного монтажа металлоконструкций обычно занимает небольшое время относительно изготовления самих компонент и, как правило, начинается после готовности части фундамента.
Производство металлоконструкций выполняется сразу на нескольких заводах в России и Белоруссии. Распределение заказов по множеству предприятий позволяет ускорить работу. Балки моста производятся на Борисовском заводе мостовых металлоконструкций имени В. А. Скляренко. «Воронежстальмост» изготавливает пролётные строения. Ещё часть металлоконструкций изготавливается на заводе «Металл-Дон» группы «Евродон».
Конструктивно один пролёт моста от опоры до опоры представляет собой четыре главные балки, соединённые поперечными балками, консолями и другими горизонтальными связями, а также домкратные балки непосредственно между опорами и пролётным строением. Общий вес такой конструкции — около 160 тонн. Общий вес пролётных металлоконструкций моста — более 250 тысяч тонн. Монтаж пролётов осуществляется по уникальной технологии с помощью домкратов-толкателей. Сначала краны с технологического моста ставят между опорами балки-рельсы (домкратные балки). Сами пролёты собираются на суше. Затем мощными домкратами пролёт заталкивается на домкратные балки, и пролёты подобно вагонам поезда как бы заезжают по балкам-рельсам на опоры моста. После захождения на первые опоры моста далее движение полотна моста идёт «по воздуху». Для этого на первом пролёте установлен шпренгель, который изгибает первый в очереди пролёт вверх, чтобы он прошёл несколько выше следующей опоры до посадки на неё.
Самой крупной металлоконструкцией моста является судоходный пролёт арочного типа с подмостовым габаритом 35 метров и высотой арки над ним 45 метров. Судоходный пролёт подвешен на канатах из металлической проволоки на дугах арки. Установка судоходного пролёта будет осуществлена с помощью понтонной плавсистемы, изготовленной на «Севморзаводе» в Севастополе..
Автомобильные подходы
С востока автомобильная дорога-подход к мосту через Керченский пролив берёт своё начало от трассы М-25 Новороссийск — Керченский пролив и заканчивается в районе косы Тузлы на стыке с транспортным переходом. Протяжённость подхода 40 км. Дорога включает четыре полосы для движения транспорта с расчётной скоростью 120 км/ч. Перспективная интенсивность движения на 2034 год в обоих направлениях составляет не менее 36 000 автомобилей в сутки.
С запада проектируемая автомобильная дорога-подход к мосту через Керченский пролив берёт своё начало от проектируемой автомагистрали А-150 «Таврида» Керчь — Севастополь и заканчивается в районе крепости Керчь на стыке с транспортным переходом. Протяженность подхода 22 км. Дорога включает четыре полосы для движения транспорта с расчётной скоростью 140 км/ч.
Железнодорожные подходы
Согласно проектным решениям, железная дорога-подход к мосту со стороны Таманского полуострова примыкает к станции Вышестеблиевская Северо-Кавказской железной дороги. Общее протяжение укладочных работ строительства новой железнодорожной линии составляет 62,74 км, в том числе главного пути — 56,04 км, станционных путей: 6,7 км, стрелочных переводов: 16 комплектов.
Таманский полуостров
Технические данные железной дороги-подхода:
- линейная протяжённость объекта — 40 км;
- общая протяжённость укладочных работ строительства новой железнодорожной линии — 120 км, в том числе 80 км главного пути, 22 км станционных путей.
Дополнительно проектируется железнодорожная инфраструктура от станции Портовая до моста через Керченский пролив.
Строительство и модернизация железнодорожных подходов со стороны материка в значительной степени связаны со строительством сухогрузного района порта Тамань. От ветки к порту до моста потребуется строительство только 6 км железнодорожных путей.
Крымский полуостров
Федеральная целевая программа предусматривает электрификацию и усиление железной дороги Джанкой — Феодосия — Керчь протяжённостью 207 км.
Интегрированные коммуникации
Изначально проект моста рассматривался не только как транспортный переход, но и для создания коммуникаций с Крымом.
Трубопровод из Кубани
Правительством России был рассмотрен проект заполнения Северо-Крымского канала в реверсном режиме из реки Кубань. Для этого предусматривалось встройка водовода в пролёты Керченского моста. Решение об создании водовода было отложено. Однако проект моста в металлоконструкциях пролётов содержит круглые технологические отверстия для возможности встройки трубопровода того или иного назначения в будущем.
Энергомост в Крым
На текущий момент энергомост в Крым проложен подводными кабелями. Однако возможность прокладки кабелей по мосту предусмотрена: он может быть использован при расширении ЛЭП или же в случае выхода подводного кабеля из строя.
Строительство
Достаточно интересным техническим решением при строительстве Керченского моста стало предварительное сооружение временного технологического моста, что позволяет строить мост в море самой обычной «сухопутной» техникой с минимизацией использования дефицитных и дорогих механизмов (плавучих кранов и т. п.).
Временный технологический мост отличается от основного моста в первую очередь очень дешёвым фундаментом из коротких свай, напоминающим первый некапитальный мост через пролив. Трубчатые свай вре́менного моста погружены только в пески и текучие илистые суглинки на глубину 12 м, что делает мост неустойчивым к сильным ледоходам и землетрясениям. Сваи имеют диаметр 1,02 метра и толщину стенок 10 мм, они покрыты только краской, что ограничивает их стойкость к коррозии. Сваи погружаются ударами гидромолота. Сваи изнутри не заполняются железобетоном, но являются герметичными, так как сверху на них приваривается оголовок. Далее на оголовки ставятся гусеничными кранами металлические стандартные балки-ригеля МПС1 длиной 21 метр. Поперёк железобетонной балки кранами уложены стандартные дорожные железобетонные плиты. Оголовки, балки и плиты соединены болтами в специальных технологических отверстиях по бокам железобетонных плит. Щели между железобетонными плитами выравнены путём засыпки и уплотнения слоя мелкой гравийной крошки толщиной 5 мм. Мост имеет ширину 9,3 метра, достаточную для двухполосного движения техники.
Дальнейшая судьба технического моста не решена, но, скорее всего, он будет полностью разобран, так как на 3D-моделях готового Керченского моста он отсутствует. Материалы вре́менного моста имеют коммерческую ценность для повторного использования. Временный мост может быть быстро разобран путём раскручивания болтовых соединений, и даже сваи могут быть извлечены из грунта кранами за петли на оголовках. В дальнейшем конструкции могут быть использованы в других местах для временных сооружений. Собственно сам временный мост собран из стандартных частей (трубы, балки, плиты) других разобранных временных конструкций. Часть моста на остров Тузла может сохраниться как дополнительная дорога с учётом возможного развития на острове использования пляжей и причалов для лёгких судов. Сваи имеют лишь ограниченную защиту от коррозии: покраска и герметизация сверху оголовком от поступления нового кислорода внутрь сваи. Поэтому основной срок службы свай временного моста определяется скоростью коррозии свай в морской воде, около 0,11 мм/год; ввиду этого, временный мост на Тузлу теоретически может простоять до 50—70 лет. Ледоход в протоке на Тузлу большой угрозы временному мосту не несёт, так как последний отгорожен косой Чушка с севера. Однако сохранение вре́менного моста на Тузлу ставит вопрос организации съезда от сложной развязки. Кроме того, мост имеет упрощённое дорожное полотно («бетонка»), которое проблематично для движения легковых автомобилей.
Иногда на фотоматериалах журналисты путают трубчатые сваи капитального и вре́менного моста. Между тем различить их несложно. Все сваи капитального моста заканчиваются массивным железобетонным ростверком На сваи временного моста сразу же уложены металлические балки.
Процесс монтажа свайного поля
Всего нужно погрузить 7000 свай.
В марте 2016 года строители начали формирование свайных фундаментов опор на сухопутной части.
К ноябрю 2016 года было погружено более 3000 свай, на 16 января 2017 года — 3540 свай, а на 5 февраля 2017 года — 3800 свай.
К 25 апреля 2017 года, по сообщению официального сайта строительства моста, было погружено 4,7 тысяч свай.
Процесс сооружения опор
Всего нужно построить 595 опор. На ноябрь 2016 года было построено 164 опоры, на 5 февраля 2017 года — 230 опор. К 25 апреля 2017 года, по сообщению официального сайта строительства моста, было сооружено 294 опоры. В начале мая инфоцентр «Крымский мост» сообщил, что установлена половина опор моста — 298 из 595.
Процесс монтажа металлоконструкций пролётов
Cборка секций ведётся на технологической площадке, развернутой на Таманском.
7 февраля 2017 года сообщалось об интенсивном процессе сборки пролётов из готовых металлоконструкций, в том числе наиболее сложные центральные пролёты моста были собраны примерно на 50 %
Монтаж пролётов ведётся параллельно со строительством опор, и готовые пролёты, лежащие на берегу, будут устанавливаться кранами в 2017 году. В частности, в сентябре 2017 года должен быть установлен плавучими кранами центральный судоходный пролёт.
